Brevet FR3049384A1 — publié le 20170929

Dispositif de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques, système de détection et méthode de détection mettant en oeuvre un tel système L'invention concerne un dispositif de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques. L'invention concerne également un système de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques comprenant un tel dispositif, ainsi qu'une méthode de détection de dysfonctionnement ou de vol de câbles électriques mettant en oeuvre un tel système. Les réseaux de câbles électriques, notamment pour les réseaux ferroviaires ou les réseaux publics d'électricité, comportent de grandes quantités de câbles sur de très longues distances. Les réseaux de câbles électriques étant sujets aux dysfonctionnements (coupure électrique, exposition à un feu ...) ou aux vols, il est nécessaire de connaître le lieu de survenue de ces dysfonctionnements ou de ces vols pour mettre en place le plus rapidement possible des opérations de réparation ou de remplacement. La localisation des dysfonctionnements, notamment en rase campagne, est difficile. Il est connu, dans les réseaux de télécommunications, d'équiper les zones à risque de chambres de visite protégées par des couvercles en béton, afin de faciliter l'accès à ces zones à risque. Néanmoins, ces chambres de visite sont sécurisées et ne permettent pas forcément de localiser facilement les défauts. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un nouveau dispositif de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques, permettant de localiser rapidement les défauts ou les vols et de déclencher automatiquement une procédure d'intervention. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de détection de disfonctionnements ou de vols de câbles électriques, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau adapté pour être fixé de façon irréversible autour d'un câble électrique, cet anneau comprenant en outre des moyens de détection du passage du courant électrique dans le câble électrique, des moyens de détection d'un échauffement, des moyens de localisation de l'anneau de manière visuelle et/ou sonore, des moyens de détection d'un déplacement du câble, des moyens d'émission de signaux d'alarme à destination d'un récepteur, ces signaux d'alarme incluant un code d'identification du dispositif de détection. Grâce à l'invention, un vol ou un dysfonctionnement dans un câble électrique peut être automatiquement détecté au niveau d'un poste de détection centralisé grâce à l'émission de signaux d'alarme, ce qui facilite le repérage des défauts et l'intervention des 3049384 2 équipes de réparation. Cela permet de réduire les temps d'intervention sur site et d'améliorer la disponibilité des réseaux. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute 5 combinaison techniquement admissible : Le dispositif comprend une batterie, une bobine de chargement par induction de la batterie adaptée pour utiliser le courant électrique passant dans le câble électrique, et les moyens de détection du passage du courant électrique dans le câble électrique sont adaptés pour détecter le chargement de la batterie par la 10 bobine. La batterie est adaptée pour alimenter en courant électrique les moyens d'émission. Les moyens de localisation de ce dispositif de détection comprennent un indicateur lumineux de signalisation du fonctionnement du dispositif de détection, 15 et/ou un indicateur sonore. Les moyens de détection d'un déplacement du câble comprennent au moins un accéléromètre. L'anneau est fixé au câble électrique par des rivets ou par collage. Les moyens d'émission de signaux d'alarme comprennent un module de 20 communication par ondes radio. Les moyens de détection d'un échauffement comprennent au moins un capteur de température. L'invention concerne également un système de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques, comprenant au moins un dispositif tel que mentionné ci- 25 dessus fixé sur un câble électrique, et au moins un dispositif de réception de signaux d'alarme envoyés par le dispositif de détection fixé sur le câble. L'invention concerne également une méthode de détection de dysfonctionnements ou de vols de câbles électriques mettant en oeuvre un système tel que mentionné ci-dessus. Cette méthode comprend des étapes consistant à : 30 - a) fixer des dispositifs de détection tels que définis ci-dessus sur un ou plusieurs câbles électriques; - b) entrer les coordonnées géographiques des dispositifs de détection fixés à l'étape a) dans une base de données, de manière correspondante avec un code d'identification de chacun des dispositifs de détection ; 3049384 3 - c) surveiller de façon permanente des paramètres de fonctionnement des câbles électriques et transmettre les données recueillies au dispositif de réception de signaux ; - d) en cas de survenance d'un événement parmi : 5 - la rupture du passage du courant électrique dans un des câbles électriques, - la détection d'un mouvement anormal d'un des câbles électriques, - l'élévation de température anormale d'un des câbles électriques, déclencher une procédure d'alerte et de vérification du câble électrique concerné par cet événement. 10 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un système de détection conforme à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une portion de câble électrique sur laquelle 15 est fixé un dispositif de détection conforme à l'invention ; - la figure 2 est une coupe transversale du câble et du dispositif de détection de la figure 2 ; - la figure 3 est une vue schématique d'un système de détection conforme à l'invention comprenant plusieurs dispositifs de détection. 20 La figure 1 représente un câble électrique 1. Ce câble électrique comprend une gaine isolante 3 et un conducteur 5. En pratique, le câble électrique 1 présente une grande longueur et peut mesurer jusqu'à plusieurs kilomètres. Seule une portion est représentée sur la figure 1. Un dispositif 10 de détection de dysfonctionnement ou de vol de câbles électriques 25 est fixé sur le câble électrique 1. Ce dispositif 10 comprend un anneau 12 adapté pour être fixé de façon irréversible autour du câble électrique 1. L'anneau est de préférence fabriqué en un matériau plastique dur, flexible, résistant aux chocs, tel que, par exemple un polymère de type ABS. Cela permet de rendre difficile sa détérioration ou son découpage par des personnes malveillantes. A titre d'exemple, l'anneau 12 peut 30 présenter une épaisseur maximale comprise entre 0,5 et 1 cm. Afin que l'anneau 12 soit solidarisé de façon irréversible au câble électrique 1, de manière que le dispositif 10 ne puisse pas être retiré du câble électrique 1 pour des raisons malveillantes, l'anneau 12 est fermé par un rivet indémontable 26 ou bien par collage à froid au moment de la pose sur site. La fermeture de l'anneau 12 autour du 35 câble électrique 1 peut être opérée sur site ou bien en atelier préalablement à la pose des câbles électriques. 3049384 4 L'anneau 12 incorpore des moyens de détection du passage du courant électrique dans le câble électrique 1. Ces moyens incluent une bobine 14 permettant de charger par induction une batterie 16 incorporée dans l'anneau 12. La bobine 14 est une bobine plate flexible également appelée « patch ». La batterie 16 est une batterie plate flexible. La 5 bobine 14 charge la batterie 16 par induction grâce au passage de courant électrique dans le conducteur 5. Ce chargement est en permanence détecté par un circuit imprimé 18 intégré dans l'anneau 12, et qui est adapté pour mesurer la charge de la batterie. En cas de panne électrique ou de vol de câble 1, provoquant la coupure du courant, le courant électrique ne passe plus dans le conducteur 5. La bobine 14 ne charge donc plus 10 la batterie 16, ce qui déclenche la détection de la coupure du passage du courant dans le câble 1. Ce système a l'avantage d'apporter l'autonomie énergétique nécessaire à son fonctionnement par opposition à une solution de type RFID actif. La traçabilité de l'incident peut être effectuée sur une portée relativement large si on intègre la géolocalisation du « morceau » de câble volé. 15 Le circuit imprimé 18 comprend des moyens d'émission de signaux d'alarme à destination d'un récepteur. Ces moyens d'émission comprennent un module de communication 20 par ondes radio. Le dispositif 10 comprend également une mémoire non représentée intégrée au circuit imprimé 18, et dans laquelle un code d'identification associé à ce dispositif 10 est enregistré. Un identifiant électronique immuable dans le 20 temps est flashé lors de la production du dispositif 10. Le signal d'alarme émis par le module de communication 20 inclut le code d'identification enregistré dans la mémoire, et chacun des signaux envoyés par le module de communication 20 peut donc être identifié par un récepteur comme provenant de ce dispositif de détection 10. Le dispositif de détection 10 comprend en outre des moyens de détection du 25 déplacement du câble électrique 1. Ces moyens de détection comprennent de préférence au moins un accéléromètre 22, de type asservi, intégré sur le circuit imprimé 18. L'accéléromètre 22 permet de détecter si une personne tente de déplacer le câble. Le dispositif de détection 10 comprend également au moins un capteur de température 24 adapté pour détecter un échauffement dû à une exposition à une source 30 de chaleur. Le capteur de température 24 permet de détecter un incendie ou une forte chaleur susceptible d'indiquer un dysfonctionnement et de permettre l'envoi d'un signal d'alarme et initier une intervention. Le circuit imprimé 18 incorpore un microcontrôleur non représenté centralisant les données venant de l'accéléromètre 22, du capteur de température 24, et mesurant le taux 35 de chargement de la batterie 16. Le microcontrôleur contrôle également le module de communication 20. Les éléments électroniques du circuit imprimé 18 sont alimentés en 3049384 5 énergie électrique par la batterie 16. Dans la mesure où la batterie 16 est en permanence chargée par induction grâce au passage du courant électrique dans le câble 1, en cas de coupure de courant, la batterie 16 garde une charge suffisante pour alimenter le circuit imprimé 18 et permettre l'envoi de signaux d'alarme par le module de communication 20. 5 Si une accélération anormale est détectée par l'accéléromètre 22, dénotant une tentative de vol par arrachage du câble électrique 1, le microcontrôleur du circuit imprimé 18 enclenche l'émission par le module de communication d'un signal d'alarme signalant une tentative de vol du câble électrique sur lequel est fixé le dispositif de détection 10. Le dispositif de détection 10 comprend également des moyens de localisation de 10 l'anneau 12, de manière visuelle et/ou sonore. Ces moyens peuvent comprendre, par exemple, un indicateur lumineux 28 permettant de signaler le fonctionnement du dispositif de détection 10. L'indicateur lumineux 28 est par exemple prévu sous la forme d'une ou plusieurs diodes connectées sur le circuit imprimé 18 et visibles par des orifices de l'anneau 12. Les moyens de localisation comprennent également un indicateur sonore 30 15 permettant également d'identifier ou de localiser le dispositif de détection 10, par exemple par l'émission d'une alerte sonore permettant, lors d'un déplacement sur site, de localiser facilement l'anneau 12 en l'interrogeant via une interface machine-à-machine (M2M). Cela facilite sa localisation et permet à une équipe de maintenance de ne pas perdre de temps sur le site. Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif 10 peut comprendre 20 un seul des indicateurs lumineux et sonores 28 et 30. La figure 3 représente un système 100 de détection de dysfonctionnement ou de vol de câble électrique. Le système 100 comprend au moins un dispositif de détection 10. Dans l'exemple représenté, le système 100 comprend trois dispositifs de détection 10A, 10B et 10C, chacun des dispositifs 10A, 10B et 10C étant fixé sur une portion de câble 25 électrique 1A, 1B et 1C. Les portions 1A, 1B et 1C peuvent être différentes portions d'un même câble électrique 1 ou bien des câbles électriques distincts raccordés entre eux. Dans l'exemple, les câbles 1A, 1B et 1C longent une voie de chemin de fer 200 pour fournir l'alimentation électrique des motrices, ou bien transmettre divers signaux électriques. En variante, les portions de câbles 1A, 1B et 1C peuvent être des câbles de 30 réseaux électriques publics, ou bien de télécommunications. Le système de détection 100 comprend en outre un dispositif 102 de réception de signaux électriques envoyés par les dispositifs de détection 10A, 10B et 10C. Le dispositif 102 est adapté pour recevoir les signaux d'alarme de chacun des dispositifs 10A, 10B et 10C, d'identifier, grâce au code d'identification inclus dans chacun de ces signaux 35 d'alarme, la provenance géographique de ce signal et de déterminer qu'un 3049384 6 dysfonctionnement ou une tentative de vol a lieu ou a eu lieu sur le câble 1A, 1B ou 1C sur lequel est monté chacun des dispositifs de détection 10A, 10B et 10C. Le système 100 est mis en oeuvre dans le cadre d'une méthode de détection de dysfonctionnement ou de vol de câbles électriques consistant initialement à fixer sur au 5 moins un câble électrique 1, dans l'exemple de la figure 3 sur trois portions de câbles 1A, 1B et 1C du dispositif de détection 10A, 10B et 10C. Lors de cette opération, qui peut être réalisée sur le site d'installation des câbles électriques ou bien en atelier préalablement à la pose des câbles, chacun des dispositifs 10A, 10B et 10C se voit assigné un code d'identification différent. 10 Lors de la pose sur site des câbles, les coordonnées géographiques, par exemple la latitude et la longitude, de chacun des dispositifs de détection 10A, 10B et 10C sont relevées de manière correspondante avec leur code d'identification dans une base de données, qui est ensuite intégrée dans le dispositif de réception 102. Le dispositif de réception 102 peut, par exemple, faire partie d'une centrale de contrôle dans laquelle des 15 opérateurs visualisent les paramètres de fonctionnement d'un réseau électrique et surveillent la survenue de dysfonctionnements. A titre d'exemple, les dispositifs de détection 10A, 10B, 10C peuvent être répartis tous les 40 km, et éloignés de 40 km du dispositif de réception 102. En fonctionnement permanent du réseau de câbles 1A, 1B et 1C, chacun des 20 dispositifs 10A, 10B et 10C surveille de façon permanente les paramètres de fonctionnement des portions de câbles 1A, 1B et 1C et transmet les données recueillies au dispositif de réception 102, par des signaux respectifs SA, SB et SC. De façon optionnelle, les dispositifs 10A, 10B et 10C peuvent comprendre un module de réception de signaux permettant de recevoir des signaux émis par le dispositif de réception 102. 25 Les dispositifs 10A, 10B et 10C sont également capables de communiquer entre eux, par exemple par des signaux SAB entre les dispositifs 10A et 10B, ou par des signaux SBC entre les dispositifs 10B et 10C. De préférence, le système 100 met en oeuvre la technologie XBEE, qui permet de communiquer sur des distances importantes au sein d'un réseau de type maillé. En 30 variante, le protocole de communication LoRA peut également être utilisé. En cas de survenance d'un évènement parmi la rupture du passage du courant électrique dans un des câbles 1A, 1B, 1C, la détection d'un mouvement anormal d'un des câbles 1A, 1B et 1C ou l'élévation de température anormale d'un des câbles 1A, 1B et 1C, un signal d'alarme est reçu du dispositif 10A, 10B ou 10C fixé sur le câble électrique 35 concerné par cet événement. Une procédure d'alerte et de vérification du câble concerné par cet évènement est déclenchée au niveau du dispositif de réception 102. Cette 3049384 7 procédure implique ensuite, par exemple, l'intervention d'équipes sur place pour les réparations ou les remplacements des câbles, ou bien l'intervention de forces de l'ordre si une tentative de vol est détectée. Lors de l'intervention, les personnels de maintenance peuvent repérer le câble défectueux en localisant les signaux lumineux et/ou sonores 5 produits par les indicateurs 28 et 30. Selon un mode de réalisation non représenté, le détecteur 10 peut comprendre une carte de communication de type SIM adapté pour émettre des signaux sur un réseau de téléphonie mobile. Dans le cas d'une utilisation du protocole LoRA, le détecteur 10 ne comporte pas de carte SIM. 10 Les caractéristiques des modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus peuvent être combinées pour former de nouveaux modes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS1.- Dispositif (10) de détection de disfonctionnements ou de vols de câbles électriques, caractérisé en ce qu'il comprend un anneau (12) adapté pour être fixé de façon irréversible autour d'un câble électrique (1), cet anneau (12) comprenant en outre : - des moyens de détection (14, 16, 18) du passage du courant électrique dans le câble électrique (1), - des moyens de détection (24) d'un échauffement, - des moyens de localisation de l'anneau (12) de manière visuelle (28) et/ou sonore (30), - des moyens de détection (22) d'un déplacement du câble (1), - des moyens d'émission (20) de signaux d'alarme à destination d'un récepteur (102), ces signaux d'alarme incluant un code d'identification du dispositif de détection (10). 2.- Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une batterie (16), une bobine (14) de chargement par induction de la batterie (16) adaptée pour utiliser le courant électrique passant dans le câble électrique (1), et en ce que les moyens (18) de détection du passage du courant électrique dans le câble électrique (1) sont adaptés pour détecter le chargement de la batterie (16) par la bobine (14). 3.- Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que la batterie (16) est adaptée pour alimenter en courant électrique les moyens d'émission (20). 4.- Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de localisation de ce dispositif de détection (10) comprennent un indicateur lumineux (28) de signalisation du fonctionnement du dispositif de détection (10), et/ou un indicateur sonore (30). 5.- Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection d'un déplacement du câble (1) comprennent au moins un accéléromètre (22). 6.- Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (12) est fixé au câble électrique (1) par des rivets (26) ou par collage. 3049384 9 7.- Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'émission de signaux d'alarme comprennent un module de communication (20) par ondes radio. 5 8.- Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de détection d'un échauffement comprennent au moins un capteur de température (24). 9.- Système de détection (100) de disfonctionnement ou de vol de câbles 10 électriques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (10A, 10B, 10C) selon l'une des revendications précédentes fixé sur un câble électrique (1A, 1B, 1C), et au moins un dispositif (102) de réception de signaux (SA, SB, SC) envoyés par le dispositif de détection fixé sur le câble. 15 10.- Méthode de détection de disfonctionnement ou de vol de câbles électriques mettant en oeuvre un système (100) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des étapes consistant à : - a) fixer des dispositifs de détection (10A, 10B, 10C) selon l'une des revendications 1 à 8 sur un ou plusieurs câbles électriques (1A, 1 B, 1C); 20 - b) entrer les coordonnées géographiques des dispositifs de détection (10A, 10B, 10C) fixés à l'étape a) dans une base de données, de manière correspondante avec un code d'identification de chacun des dispositifs de détection ; - c) surveiller de façon permanente des paramètres de fonctionnement des câbles électriques (1A, 1B, 1C) et transmettre les données recueillies au dispositif de réception 25 de signaux (102) ; - d) en cas de survenance d'un événement parmi : - la rupture du passage du courant électrique dans un des câbles électriques (1A, 1B, 1C), - la détection d'un mouvement anormal d'un des câbles électriques, 30 - l'élévation de température anormale d'un des câbles électriques, déclencher une procédure d'alerte et de vérification du câble électrique (1A, 1B, 1C) concerné par cet événement.