WO2020188209A1 - Detection d'arc par reflectometrie multiporteuse mctdr - Google Patents

Detection d'arc par reflectometrie multiporteuse mctdr Download PDF

Info

Publication number
WO2020188209A1
WO2020188209A1 PCT/FR2020/050544 FR2020050544W WO2020188209A1 WO 2020188209 A1 WO2020188209 A1 WO 2020188209A1 FR 2020050544 W FR2020050544 W FR 2020050544W WO 2020188209 A1 WO2020188209 A1 WO 2020188209A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
reflectometry
threshold
circuit
arc
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/050544
Other languages
English (en)
Inventor
Emmanuel BUSSY
Sylvain POIGNANT
Marc Olivas
Patrick DEPRAS
Soumaya SALLEM ANDASMAS
Original Assignee
Safran Electrical & Power
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 Safran Electrical & Power filed Critical Safran Electrical & Power
Publication of WO2020188209A1 publication Critical patent/WO2020188209A1/fr

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
    • G01R31/005—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:
  • the serial arc usually occurs on an interface between two
  • the electric arc behaves like a low impedance added in series on a power distribution line.
  • 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.
  • the series arc fault being low in variation of impedance and therefore in amplitude on the reflectogram, it is necessary to lower the detection thresholds to detect it.
  • the serial arc diagnosis requires finer setting of the detection thresholds because the fault to be detected is smaller than the parallel arc.
  • the electric arc phenomenon generates broadband impulse noise on the cables being monitored.
  • This noise is characterized by its spectral density and its frequency band. The latter being very close to that of the reflectometry acquisition system, the noise saturates the input stage of the detection system.
  • a conventionally used electric arc detection solution exploits the technology
  • Multi-carrier reflectometry type MCTDR MultiCarrier Time Domain Reflectometry
  • An object of the invention is to allow detection of a series arc or of a parallel arc.
  • Another object of the invention is to allow the location of an arc.
  • Another aim of the invention is to limit the impact of noise on the measurement. Another object is to avoid the constant emission of a signal of
  • Another object of the invention is to avoid emitting a signal from
  • the invention proposes a method for detecting and locating a fault by reflectometry in an electrical circuit, such a method comprising the steps of:
  • the filtering of the measurement so as to eliminate signals having a frequency lower than a cutoff frequency, the cutoff frequency for example having a value between a few tens of kHz and a few hundred MHz;
  • the transmitted signal is an MCTDR multi-carrier reflectometry signal.
  • the analysis comprises a comparison of the signal acquired with a first and a second threshold, this first and this second threshold being of different signs. In this way, optimal detection and localization of a parallel or series electric arc is ensured in an aeronautical environment with a reflectometry detection system of the MCTDR type.
  • the analysis step comprises a comparison of the signal acquired with a first threshold and a second threshold, the first threshold having a value between 0 and the negative of the second threshold;
  • the step of transmitting the signal is carried out by injecting into the circuit a signal comprising frequencies higher than the cut-off frequency (N);
  • the circuit is supplied with a voltage signal
  • the voltage assumes a zero value at each period, and the step of transmitting a reflectometry signal is configured to emit a high frequency pattern around the moment when the voltage measured between the two diagnosed conductors takes a zero value.
  • the invention proposes a device for detecting and locating a series arc by reflectometry configured to carry out a method according to the invention, in which the device comprises:
  • a coupling element configured to emit and acquire an electrical signal in the circuit and to acquire a signal passing through the circuit
  • a high pass filter having a cutoff frequency, the high pass filter being configured to block frequencies below the cutoff frequency
  • a correlation chip capable of controlling the coupling module and the high-pass filter, the correlation chip comprising a memory in which code data is stored, the code data comprising signal processing algorithms configured to carry out a method according to the invention.
  • the high-pass filter is placed between the line and the other elements of the device.
  • the high pass filter and the coupling element are produced by means of a single capacitive coupling.
  • the invention proposes a computer program product, comprising code data which, when they are executed by a calculation unit, allow the implementation of a method according to the invention.
  • FIG. 1 is a representation of block diagram type showing sequentially the steps of a method in accordance with the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a reflectometry device allowing the implementation of an arc detection method according to the invention
  • FIG. 3a is a representation of an electrical quantity reading highlighting a situation of exceeding a detection threshold of a parallel arc
  • FIG. 3b is a representation of an electrical magnitude reading highlighting a situation of exceeding a detection threshold of a series arc
  • FIG. 4 represents an electrical quantity reading highlighting the impact of an alternating current on the behavior of an arc.
  • a method of detection and localization by reflectometry of an arc in an electrical circuit comprises the steps illustrated in figure 1 of:
  • 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.
  • the electrical quantity can be, for example, an intensity, a voltage level, and can be acquired continuously; a point change in impedance in the circuit will cause a reflection of the signal, the reflected signal also being acquired;
  • This analysis comprises in particular a comparison of the signal acquired with a first and a second threshold, this first and this second threshold being of different signs so as to allow detection of both a series arc and a parallel arc. Filtering of signals entering the detection system below an N frequency
  • the reflectometry detection method is carried out in particular by means of a device 1 for detecting and locating a series arc by reflectometry on an electric line L, shown in FIG. 2.
  • the device 1 for detecting and locating a series arc by reflectometry comprises the following elements:
  • a correlation chip 2 comprising a memory 3 in which code data is stored, the code data comprising signal processing algorithms allowing the correlation of the signals and the diagnosis of detection / localization of faults encountered on the monitored line;
  • a conversion element 4 comprising a converter
  • ADC analog to digital
  • DAC digital to analog converter
  • a high frequency signal decoupling block 6 placed on one side of the monitored line L in order to promote the sending of the high frequency signals to the other side of the L line,
  • An interface 7 making it possible to check the line diagnostics in real time and display information on the detection and location of faults.
  • Such a device 1 is conventionally configured to inject a signal into the line L under study, and to detect the signals reflected by the impedances distributed along the line L, in particular by means of a coupling element 8 located at the interface of the line L and device 1.
  • the coupling element 8 may include a capacitive coupling, which has advantages from the point of view of cost and simplicity of implementation compared to other types of couplings.
  • the correlation stage in particular the correlation chip 2 is then impacted and the result in the form of a reflectogram presents a periodic signal whose amplitude exceeds the thresholds set for the diagnosis of the arc.
  • the device 1 comprises a high pass filter 9 having a cutoff frequency N, the high pass filter 9 being configured to block the frequencies lower than the cutoff frequency N.
  • the cutoff frequency N may be of the order of MegaHertz (10 6 Hz), preferably between 10 MHz and 100 MHz, for example 30 MHz or below.
  • the value of 30MHz is directly linked to the intrinsic parameters of the parallel and series arc in an aeronautical environment for detection by reflectometry.
  • the device 1 filtering the signals having frequencies lower than the cutoff frequency N, it is then not useful to inject the signal below this frequency.
  • the decrease in the band frequency used will have two positive consequences:
  • the high pass filter 9 is arranged between the conversion block 4 and the line L. In this way, this makes it possible to limit or attenuate the flow of a signal at frequencies below the cutoff frequency N from the line L to the conversion unit 4, and the correlation chip 2. This makes it possible in particular to thus limit the
  • the coupling block 5 only has a single element, for example a capacitive coupling, which performs the functions of high-pass filter 9 and of coupling element 8. This makes it possible to limit the cost. of the device, and the risk of breakdowns by limiting the number of components.
  • Adaptation of detection threshold for example a capacitive coupling, which performs the functions of high-pass filter 9 and of coupling element 8.
  • the impedance mismatch is very strong and the peak on the
  • this peak has a negative amplitude unlike that of the series arc.
  • FIG. 3a presents an example of acquisition of a batch of parallel arcs.
  • the detection threshold for parallel arcs is negative and decreasing as a function of the length of the line (on the abscissa).
  • FIG. 3b presents an example of acquisition of a series of series arcs.
  • the serial arc detection threshold is positive and is constant throughout the line.
  • a reduction coefficient of the amplitude of the series arc threshold relative to that of the parallel arc threshold can be applied.
  • One of the conditions for maintaining the electric arc is to maintain a level of network voltage higher than the arc voltage.
  • the left part of the curve represents these two measurements at nominal speed on a loaded line.
  • the right part of the curve is impacted by a series electric arc (symbolized by a lightning bolt).
  • the series arc can be identified on the current curve by:
  • a low current drop identifiable via the difference (dotted line) between the top of the sinusoids before and during the arc,
  • Reflectometry measures local impedance mismatches.
  • the system takes an average of Q patterns. It is then necessary to ensure that at least 1 of the Q patterns is sent when the line voltage is equal to OV.
  • the advantage of reflectometry is that it is able to tell the difference between:

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de détection et de localisation de défaut par réflectométrie dans un circuit électrique, un tel procédé comportant les étapes de : - Emission (SI) d'un signal de réflectométrie dans une ligne du circuit à étudier; - Acquisition (S2) d'une grandeur électrique du signal réfléchi transitant dans le réseau; - filtrage (S3) du signal acquis de manière à supprimer des signaux présentant une fréquence inférieure à une fréquence de coupure (N), la fréquence de coupure (N) présentant une valeur comprise entre 100kHz et 1GHz; - Analyse (S4) d'un signal acquis de manière à détecter un défaut.

Description

DESCRIPTION
TITRE : DETECTION D'ARC 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. L'arc série se produit généralement sur une interface entre deux
conducteurs (connecteurs, contacts, cosses). Il arrive à la suite d'un défaut de fabrication, de montage ou lors d'une opération de maintenance. Pour les moyens de diagnostics usuels, la problématique de l'arc série réside dans le fait que sa signature courant ou tension est très peu prononcée (sur une courbe de courant ou de tension).
En effet, l'arc électrique se comporte comme une faible impédance ajoutée en série sur une ligne de distribution de puissance.
Cela a pour conséquence une légère diminution du courant vue par le dispositif de coupure.
La surveillance simple (basses fréquences) du courant ne permet pas de détecter l'arc série car ne dépassant pas le gabarit de détection courant des systèmes de protection classiques.
De nombreuses méthodes de réflectométrie ont été proposées de manière à détecter les arcs électriques, capables de 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.
Le défaut d'arc série étant faible en variation d'impédance et donc en amplitude sur le réflectogramme, il est nécessaire de baisser les seuils de détection pour le détecter.
En effet, le diagnostic d'arc série oblige un paramétrage plus fin des seuils de détection car le défaut à détecter est plus faible que l'arc parallèle.
Un problème majeur apparaît : à ces niveaux de détection, 90% des réfie cto g ram mes obtenus sont bruités au moment de l'arc.
En effet, le phénomène d'arc électrique génère du bruit impulsif large bande sur les câbles surveillés.
Ce bruit se caractérise par sa densité spectrale et sa bande de fréquence. Cette dernière étant très proche de celle du système d'acquisition de réflectométrie, le bruit vient saturer l'étage d'entrée du système de détection. Parmi les nombreuses méthodes proposées, une solution de détection d'arc électrique classiquement utilisée exploite la technologie
réflectométrie multi-porteuse de type MCTDR (MultiCarrier Time Domain Reflectometry).
Cette technologie est par exemple décrite de façon détaillée dans la demande WO2016192980
PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de permettre une détection d'arc série ou d'arc parallèle.
Un autre but de l'invention est de permettre la localisation d'un arc.
Un autre but de l'invention est de limiter l'impact du bruit sur la mesure. Un autre but est d'éviter l'émission constante d'un signal de
réflectométrie.
Un autre but de l'invention est d'éviter d'émettre un signal de
réflectométrie dans des fréquences non utiles.
A cet effet, l'invention propose un procédé de détection et de localisation de défaut par réflectométrie dans un circuit électrique, un tel procédé comportant les étapes de :
- Emission d'un signal de réflectométrie dans une ligne du circuit à étudier
- Acquisition d'une grandeur électrique du signal réfléchi transitant dans le réseau ;
- filtrage de la mesure de manière à supprimer des signaux présentant une fréquence inférieure à une fréquence de coupure, la fréquence de coupure présentant par exemple une valeur comprise entre quelques dizaines de kHz et quelques centaines de MHz;
- Analyse d'un signal acquis de manière à détecter un défaut.
Le signal émis est un signal de réflectométrie multiporteuse MCTDR.
En outre, l'analyse comporte une comparaison du signal acquis avec un premier et un deuxième seuil, ce premier et- ce deuxième seuil étant de signes différents. De cette façon, on assure une détection et localisation optimale d'un arc électrique parallèle ou série en environnement aéronautique avec un système de détection par réflectométrie de type MCTDR.
L'utilisation de deux seuils de signes différents (seuil négatif spécifique lié à l'arc série et un autre seuil positif spécifique lié à l'arc parallèle) permet en effet de détecter aussi bien un arc série qu'un arc parallèle, ce qui n'est jamais possible avec un seul seuil.
Avantageusement, un tel procédé est complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :
- l'étape d'analyse comporte une comparaison du signal acquis avec un premier seuil et un deuxième seuil, le premier seuil présentant une valeur comprise entre 0 et le négatif du deuxième seuil ;
- l'étape d'émission du signal est réalisée en injectant dans le circuit un signal comportant des fréquences supérieures à la fréquence de coupure (N) ;
Selon un autre aspect, le circuit est alimenté en signal à tension
alternative, la tension prend une valeur nulle à chaque période, et l'étape d'émission d'un signal de réflectométrie est configurée pour émettre un motif haute fréquence autour du moment où la tension mesurée entre les deux conducteurs diagnostiqués prend une valeur nulle.
Selon un autre aspect, l'invention propose un dispositif de détection et localisation d'arc série par réflectométrie configuré pour réaliser un procédé selon l'invention, dans lequel le dispositif comporte :
- un élément de couplage configuré pour émettre et acquérir un signal électrique dans le circuit et pour acquérir un signal transitant dans le circuit ;
- un filtre passe-haut présentant une fréquence de coupure, le filtre passe- haut étant configuré pour bloquer les fréquences inférieures à la fréquence de coupure ;
- Une puce de corrélation apte à commander le module de couplage et le filtre passe-haut, la puce de corrélation comportant une mémoire dans laquelle sont stockées des données de code, les données de code comportant des algorithmes de traitement de signal configurés pour réaliser un procédé selon l'invention.
Optionnellement mais avantageusement, dans un tel dispositif, le filtre passe-haut est disposé entre la ligne et les autres éléments du dispositif. Optionnellement mais avantageusement, dans un tel dispositif, le filtre passe haut et l'élément de couplage sont réalisés au moyen d'un unique couplage capacitif.
Selon un autre aspect, l'invention propose un produit programme d'ordinateur, comportant des données de code qui, lorsqu'elles sont exécutées par une unité de calcul, permettent la mise en œuvre d'un procédé 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 une représentation de type schéma-bloc représentant séquentiellement les étapes d'un procédé conforme à l'invention ;
La figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de réflectométrie permettant la mise en œuvre d'un procédé de détection d'arc selon l'invention ;
La figure 3a est une représentation d'un relevé de grandeur électrique mettant en lumière une situation de dépassement d'un seuil de détection d'un arc parallèle ;
La figure 3b est une représentation d'un relevé de grandeur électrique mettant en lumière une situation de dépassement d'un seuil de détection d'un arc série ;
La figure 4 représente un relevé de grandeur électrique mettant en lumière l'impact d'un courant alternatif sur le comportement d'un arc.
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN ŒUVRE ET DE RÉALISATION Généralités
Une méthode de détection et de localisation par réflectométrie d'un arc dans un circuit électrique comporte les étapes illustrées en figure 1 de :
51 : Emission d'un signal de réflectométrie dans une ligne du circuit à étudier, 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.
Pour un exemple de fonctionnement MCTDR, on pourra avantageusement se référer à la demande WO2016192980.
52 : Acquisition d'une grandeur électrique du signal transitant dans le réseau ; la grandeur électrique peut être par exemple une intensité, un niveau de tension, et peut être acquise en continu ; une variation d'impédance ponctuelle dans le circuit va provoquer une réflexion du signal, le signal réfléchi étant acquis également ;
53 : Filtrage du signal acquis de manière à supprimer des signaux présentant une fréquence inférieure à une fréquence de coupure (N), la fréquence de coupure (N) présentant une valeur comprise entre 100kHz et 1GHz, ou préférentiellement entre quelques dizaines de kHz et quelques centaines de MHz;
54 : Analyse du signal acquis de manière à détecter un défaut ;
l'acquisition du signal réfléchi permet de détecter une variation
d'impédance dans le circuit, également de déterminer la position de cette variation d'impédance en étudiant la durée entre l'émission d'un motif et l'acquisition du motif réfléchi et enfin de caractériser le type de défaut rencontré (Court-Circuit, Circuit Ouvert, Arc Parallèle, Arc série).
Cette analyse comporte en particulier une comparaison du signal acquis avec un premier et un deuxième seuil, ce premier et ce deuxième seuil étant de signes différents de façon à permettre une détection aussi bien d'un arc série que d'un arc parallèle. Filtrage des signaux entrant sur le système de détection en dessous d'une fréguence N
Le procédé de détection par réflectométrie est notamment réalisé au moyen d'un dispositif 1 de détection et localisation d'arc série par réflectométrie sur une ligne électrique L, présenté en figure 2.
Dans un mode de réalisation, le dispositif 1 de détection et localisation d'arc série par réflectométrie comporte les éléments suivants :
- Une puce de corrélation 2 comportant une mémoire 3 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 la ligne monitorée ;
- Un élément de conversion 4 comportant un convertisseur
analogique/numérique (CAN) et un convertisseur numérique/analogique (CNA) ;
- Un bloc de couplage 5 permettant de :
- Coupler les signaux Hautes Fréquences issus du CNA sur la ligne monitorée,
- Découpler les signaux Hautes Fréquences issus de la ligne monitorée à destination du CAN,
- Protéger le système numérique (convertisseurs et puce numérique intelligente) des tensions du réseau de la ligne étudiée,
- Un bloc de découplage 6 des signaux hautes fréquences placé d'un seul côté de la ligne L monitorée afin de favoriser l'envoi des signaux Hautes Fréquences de l'autre côté de la ligne L,
- Une interface 7 permettant de contrôler en temps réel le diagnostic de la ligne et affichant les informations de détection et de localisation des défauts.
Un tel dispositif 1 est classiquement configuré pour injecter un signal dans la ligne L étudiée, et détecter les signaux réfléchis par les impédances réparties le long de la ligne L, notamment au moyen d'un élément de couplage 8 situé à l'interface de la ligne L et du dispositif 1. L'élément de couplage 8 peut comporter un couplage capacitif, qui présente des avantages du point de vue du coût et de la simplicité de mise en œuvre par rapport à d'autres types de couplages.
Au cours d'essais d'arcs électriques, il a été démontré qu'un bruit électromagnétique inhérent à l'arc venait perturber les données hautes fréquences réfléchies entrant sur le dispositif 1 de détection.
Lorsqu'un arc électrique apparaît, des transitoires électriques conduits remontent au travers du bloc de couplage 5 jusqu'au CAN de l'élément de conversion 4.
Celui-ci passe alors en saturation.
L'étage de corrélation, notamment la puce de corrélation 2, est alors impacté et le résultat sous forme de réflectogramme présente un signal périodique dont l'amplitude dépasse les seuils fixés pour le diagnostic de l'arc.
Dans ces conditions, l'arc électrique est bien détecté mais aucun post traitement complémentaire (comme la localisation du défaut) n'est réalisable.
Dans un mode de réalisation, le dispositif 1 comporte un filtre passe-haut 9 présentant une fréquence de coupure N, le filtre passe-haut 9 étant configuré pour bloquer les fréquences inférieures à la fréquence de coupure N.
Dans un mode de réalisation, la fréquence de coupure N peut être de l'ordre du MégaHertz (106 Hz), préférentiellement comprise entre 10MHz et 100MHz, par exemple de 30MHz ou en dessous. La valeur de 30MHz est directement liée aux paramètres intrinsèques de l'arc parallèle et série en environnement aéronautique pour une détection par réflectométrie
MCTDR. Un filtrage à cette valeur ou en dessous optimise la fiabilité de détection du réflectomètre MCTDR.
Cela permet de préciser la bande de fréquence essentielle à la détection des arcs électriques, notamment les arcs série.
Le dispositif 1 réalisant un filtrage des signaux présentant des fréquences inférieures à la fréquence de coupure N, il n'est alors pas utile d'injecter du signal en dessous de cette fréquence. Ainsi, la diminution de la bande de fréquence utilisée aura deux conséquences positives :
- Diminution de l'occupation fréquentielle dans le but de favoriser d'autres systèmes pouvant exploiter les fréquences inférieures à la fréquence de coupure N ;
- Diminution de l'occupation des composants numériques générant les signaux de réflectométrie, ce qui permet de diminuer le nombre de composants de calculs et de réduire la durée d'envoi des motifs de réflectométrie.
Les signaux injectés en dessous de la fréquence de coupure N étant filtrés sur l'étage de réception, il n'est pas utile de les émettre. Ainsi, la réduction de la bande à injecter permet indirectement de diminuer le temps nécessaire à l'envoi d'une série complète de motifs.
Cela permet notamment de détecter des défauts encore plus courts. En effet, la réflectométrie de type MCTDR (de l'anglais « MultiCarrier Time Domain Refiectometry ») réalise un moyennage de plusieurs motifs sur une durée déterminée. Si le nombre de moyenne reste le même mais que la durée d'envoi des motifs est diminuée en supprimant des fréquences non exploitées, alors les performances de détection seront directement améliorées.
Dans un mode de réalisation, le filtre passe haut 9 est disposé entre le bloc de conversion 4 et la ligne L. De cette manière, cela permet de limiter ou atténuer la circulation d'un signal à des fréquences inférieures à la fréquence de coupure N depuis la ligne L vers le bloc de conversion 4, et la puce de corrélation 2. Cela permet notamment de limiter ainsi la
consommation de ressources calculatoires et énergétiques de ces éléments, en évitant d'allouer ces ressources à des tâches inutiles.
Dans un mode de réalisation, le bloc de couplage 5 ne comporte qu'un unique élément, par exemple un couplage capacitif, qui réalise les fonctions de filtre passe-haut 9 et de d'élément de couplage 8. Cela permet de limiter le coût du dispositif, et les risques de pannes en limitant le nombre de composants. Adaptation de seuil de détection
Précédemment, il a été évoqué que l'arc se comporte comme une impédance faible.
Lorsqu'il est en série sur la ligne, la désadaptation mesurée est donc faible.
Dans le cas d'un arc parallèle, c'est le contraire car l'impédance faible est ajoutée en parallèle à la charge de la ligne.
La désadaptation d'impédance est très forte et le pic sur le
réflectogramme beaucoup plus prononcé.
Egalement, ce pic a une amplitude négative contrairement à celui de l'arc série.
La figure 3a présente un exemple d'acquisition d'un lot d'arcs parallèles. Dans cet exemple, le seuil de détection des arcs parallèles est négatif et décroissant en fonction de la longueur de la ligne (en abscisse).
De la même manière, la figure 3b présente un exemple d'acquisition d'une série d'arcs séries. Dans cet exemple, le seuil de détection des arcs série est positif et est constant tout au long de la ligne.
Dans un mode de réalisation, un coefficient de réduction de l'amplitude du seuil d'arc série par rapport à celui du seuil d'arc parallèle peut être appliqué.
Dans un mode de réalisation, il y aurait alors :
Seuil_arc_série=H xSeuil_arc_parallèle
Où H est une valeur comprise entre 0 et -1 et Seuil_arc_parallèle est négatif.
Ces notions sont applicables quel que soit le profil du seuil (fixe, décroissant ou plus complexe).
Synchronisation en tension alternative
Une des conditions du maintien de l'arc électrique est la conservation d'un niveau de tension de réseau supérieure à la tension d'arc.
Dans le cas d'un réseau alternatif, la tension passe par 0V toutes les Vi périodes. Un arc série appliqué sur un tel réseau sinusoïdal n'est donc plus maintenu pendant de courtes fenêtres temporelles autour du 0V. Les courbes représentées en figure 4 illustrent une acquisition avant et pendant un arc série sur un réseau en tensions alternative, et
représentent la tension de ligne et le courant de ligne.
La partie gauche de la courbe représente ces deux mesures en régime nominal sur une ligne chargée. La partie droite de la courbe est impactée par un arc électrique série (symbolisé par un éclair).
A chaque demi période, l'arc série est identifiable sur la courbe de courant par :
- Une faible chute de courant : identifiable via la différence (trait en pointillés) entre le sommet des sinusoïdes avant et pendant l'arc,
- Un épaulement de courant à OA correspondant à la rupture de l'arc à cause de la chute de tension de la ligne,
La réflectométrie mesure les désadaptations d'impédance locale.
La mesure d'un arc série par réflectométrie a pour conséquence la création d'un pic de désadaptations d'impédance d'amplitude positif sur un reflectogramme.
C'est également le cas pour un circuit ouvert mais l'amplitude obtenue est dans ce cas beaucoup plus grande. En effet, l'arc série ajoute une impédance très faible en série sur le circuit. Le circuit ouvert ajoute une impédance très grande, il en résulte une variation d'impédance très grande comparée à celle de l'arc série.
Comme vu précédemment, les épaulements de courant sont la
conséquence de la rupture de l'arc et le passage très bref en circuit ouvert. Cette conséquence est donc favorable à la détection de l'arc série par réflectométrie MCTDR, qui est particulièrement intéressante pour une détection sur ces moments-là.
Des motifs hautes fréquence sont donc émis autour du passage à OV de la tension : à ce moment, les pics de désadaptation d'impédance sont maximums.
Plus précisément dans le cas de la mesure par réflectométrie, le système réalise une moyenne de Q motifs. Il faut alors s'assurer qu'au moins 1 des Q motifs soit envoyé au moment où la tension de la ligne vaut OV. L'avantage de la réflectométrie est qu'elle est capable de faire la différence entre :
- Le passage à OA du courant lié à un arc série - conséquence d'un circuit ouvert ;
- Le comportement normal d'une charge ayant sur l'évolution du courant des passages à OA à chaque demi-période (exemple charge de type redresseur à diode) ;
- Pas de circuit ouvert sur les passages à OA - pas de risque de fausse détection.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection et de localisation de défaut par réflectométrie dans un circuit électrique, un système d'équipement avionique, un tel procédé comportant les étapes de :
- Emission (SI) d'un signal de réflectométrie dans une ligne du circuit à étudier ;
- Acquisition (S2) d'une grandeur électrique du signal réfléchi transitant dans le réseau ;
- filtrage (S3) du signal acquis de manière à supprimer des signaux présentant une fréquence inférieure à une fréquence de coupure (N), la fréquence de coupure (N) présentant une valeur comprise entre 100kHz et 1GHz ;
- Analyse (S4) d'un signal acquis de manière à détecter un défaut, caractérisé en ce que le signal de réflectométrie est un signal multi- porteuse MTCDR et en ce que l'analyse comporte une comparaison du signal acquis avec un premier et un deuxième seuil, ce premier et ce deuxième seuil étant de signes différents.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape d'analyse (S4) comporte une comparaison du signal acquis avec un premier seuil et un deuxième seuil, le premier seuil présentant une valeur comprise entre 0 et le négatif du deuxième seuil.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'étape d'émission (SI) du signal est réalisée en injectant dans le circuit un signal comportant des fréquences supérieures à la fréquence de coupure (N).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit est alimenté en signal à tension alternative dans lequel la tension prend une valeur nulle à chaque période, et dans lequel l'étape d'émission (SI) d'un signal de réflectométrie est configurée pour émettre au moins un motif hautes fréquences au moment où la tension prend une valeur nulle.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la fréquence de coupure (N) est de 30MHz ou inférieure.
6. Dispositif (1) de détection et localisation par réflectométrie d'un arc dans un circuit électrique d'un système aéronautique, comportant :
- un élément de couplage (8) configuré pour émettre et acquérir un signal électrique dans le circuit et pour acquérir un signal transitant dans le circuit ;
- un filtre passe-haut (9) présentant une fréquence de coupure (N), le filtre passe-haut (9) étant configuré pour bloquer les fréquences
inférieures à la fréquence de coupure (N) ;
- Une puce de corrélation (2) apte à commander le module de couplage
(8) et le filtre passe-haut (9), la puce de corrélation (2) comportant une mémoire (3) dans laquelle sont stockées des données de code, caractérisé en ce que les données de code comportant des algorithmes de traitement de signal configurés pour réaliser un procédé selon l'une des
revendications 1 à 5.
7. Dispositif (1) selon la revendication 6, dans lequel le filtre passe-haut
(9) est disposé entre la ligne (L) et les autres éléments du dispositif.
8. Dispositif (1) selon la revendication 6, dans lequel le filtre passe haut (9) et l'élément de couplage (8) sont réalisés au moyen d'un unique couplage capacitif.
9. Produit programme d'ordinateur, comportant des données de code qui, lorsqu'elles sont exécutées par une unité de calcul, permettent la mise en œuvre d'un procédé selon une des revendications 1 à 5.
PCT/FR2020/050544 2019-03-15 2020-03-16 Detection d'arc par reflectometrie multiporteuse mctdr WO2020188209A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1902721 2019-03-15
FR1902721A FR3093811B1 (fr) 2019-03-15 2019-03-15 Détection d’arc par reflectometrie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020188209A1 true WO2020188209A1 (fr) 2020-09-24

Family

ID=67514804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2020/050544 WO2020188209A1 (fr) 2019-03-15 2020-03-16 Detection d'arc par reflectometrie multiporteuse mctdr

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11913983B2 (fr)
FR (1) FR3093811B1 (fr)
WO (1) WO2020188209A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116660669B (zh) * 2023-07-26 2023-10-10 威海双城电气有限公司 一种电力设备故障在线监测系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
EP2706636A1 (fr) * 2012-09-10 2014-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd Détecteur de défauts d'arc, dispositif électrique comprenant ledit détecteur et procédé de commande du dispositif électrique
WO2016192980A1 (fr) 2015-06-04 2016-12-08 Win Ms Procede et dispositif de reflectometrie pour le diagnostic de cables en fonctionnement
FR3060128A1 (fr) * 2016-12-12 2018-06-15 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme et procede 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
US3727128A (en) * 1971-08-09 1973-04-10 Ferrin M Mc Tdr cable fault location
GB1508352A (en) * 1975-01-17 1978-04-26 Electricity Council Cable fault location
US9244117B2 (en) * 2013-03-15 2016-01-26 Livewire Innovation, Inc. Systems and methods for implementing S/SSTDR measurements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729145A (en) * 1992-07-30 1998-03-17 Siemens Energy & Automation, Inc. Method and apparatus for detecting arcing in AC power systems by monitoring high frequency noise
EP2706636A1 (fr) * 2012-09-10 2014-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd Détecteur de défauts d'arc, dispositif électrique comprenant ledit détecteur et procédé de commande du dispositif électrique
WO2016192980A1 (fr) 2015-06-04 2016-12-08 Win Ms Procede et dispositif de reflectometrie pour le diagnostic de cables en fonctionnement
FR3060128A1 (fr) * 2016-12-12 2018-06-15 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme et procede de detection de defauts dans une ligne de transmission, par utilisation d'un signal complexe

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ADRIEN LELONG ET AL: "On line wire diagnosis using Multicarrier Time Domain Reflectometry for fault location", SENSORS, 2009 IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 25 October 2009 (2009-10-25), pages 751 - 754, XP031618950, ISBN: 978-1-4244-4548-6 *
SALLEM SOUMAYA ET AL: "Wire arc defect localization and mathematical characterization by MCTDR reflectometry", 2017 IEEE AUTOTESTCON, IEEE, 9 September 2017 (2017-09-09), pages 1 - 6, XP033235576, DOI: 10.1109/AUTEST.2017.8080494 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11913983B2 (en) 2024-02-27
US20220155360A1 (en) 2022-05-19
FR3093811A1 (fr) 2020-09-18
FR3093811B1 (fr) 2021-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2877664C (fr) Dispositif et procede de surveillance d'un reseau electrique
EP2227701B1 (fr) Procede de detection et de localisation de defauts par reflectometrie dans un reseau electrique cable et dispositif correspondant
EP2383856B1 (fr) Identification et détection directionnelle d'un défaut dans un reseau triphase
EP2648008A1 (fr) Système de contrôle d'isolement pour réseau électrique sécurisé
FR3020877A1 (fr) Procede de detection de defauts permanents et intermittents d'un ensemble de fils a tester
FR3004855A1 (fr) Systeme de batterie de puissance pour la determination de l'impedance d'un etage
WO2020188209A1 (fr) Detection d'arc par reflectometrie multiporteuse mctdr
FR2860593A1 (fr) Procede pour diagnostiquer un defaut sur un enroulement de transformateur
EP3259608A1 (fr) Procede de caracterisation d'un defaut non franc dans un cable
WO1996018111A1 (fr) Dispositif pour la localisation de defauts sur les liaisons sous-marines de telecommunications
EP3201641B1 (fr) Procede d'identification de l'existence d'une panne, procede d'identification d'un equipement relais en panne, procede d'identification du type de panne et systeme d'alimentation associe
WO2020221618A1 (fr) Procede de detection de defauts non francs dans un cable par analyse en composantes principales
EP3232212B1 (fr) Système et procédé de détection d'un arc électrique
WO2021084196A1 (fr) Détection d'arc électrique dans un réseau électrique
EP3650876A1 (fr) Détection de défaut électrique dans une génératrice
FR3093871A1 (fr) Procédé de gestion d’un système de charge sans contact et système de charge sans contact
FR3093812A1 (fr) Detection de defaut par reflectometrie
EP4170363A1 (fr) Procédé de classification de décharge partielle dans un conducteur électrique d'un appareil électrique de moyenne tension
FR2974419A1 (fr) Procédé et dispositif de contrôle et de localisation de défauts dans une chaine de panneaux photovoltaïques
FR3056301A1 (fr) Systeme et procede de detection d'une decharge electrique dans un dispositif electrique
FR2761154A1 (fr) Installation de detection et de localisation de fuites de liquides
FR3118182A1 (fr) Procédé de contrôle d’état de serrage d’une installation électrique dispositif et système associés
EP4270023A1 (fr) Dispositif de surveillance du fonctionnement de câbles électriques dans un réseau maillé
FR3118185A1 (fr) Surveillance d’une ligne de transmission
FR3118184A1 (fr) Surveillance d’une ligne de transmission

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20726200

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20726200

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1