Brevet FR3101427A1 — publié le 20210402

Procédé de détermination d’une position d’un site de Décharge Partielle au sein d’une phase détériorée d’une ligne haute tension en fonctionnement, la ligne haute tension étant formée d’une pluralité de câbles haute tension reliant une pluralité de postes HTA/BT (P1, P2, PC) entre eux, comprenant les étapes suivantes : acquisition par un premier poste HTA/BT (PC) d’une mesure d’une première signature dans le signal haute tension se propageant dans la phase détériorée, la première signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, comparaison de la mesure de la première signature à une première signature de référence de la phase détériorée, la première signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein du premier poste HTA/BT (PC), identification, lorsque la mesure de la première signature est superposée avec la première signature de référence de sorte qu’une impulsion initiale de la mesure de la première signature et une impulsion initiale de la première signature de référence coïncident, d’une première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature qui ne coïncide avec aucune impulsion de la première signature de référence, et d’une première impulsion de référence non-coïncidente dans la première signature de référence qui ne coïncide avec aucune impulsion de la mesure de la première signature, détermination de la position du site de Décharge Partielle en fonction de la durée qui sépare l’impulsion initiale et la première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Procédé de détermination d’une position d’un site de décharge partielle dans un câble haute tension en fonctionnement La présente invention concerne le domaine général de la localisation de sites de décharge partielle dans un câble haute tension en fonctionnement. Les câbles haute tension, typiquement les câbles Haute Tension A (« HTA »), font partie du système de distribution électrique et transmettent un signal Haute Tension triphasé. Le signal haute tension est périodique (typiquement d’une période de 20 millisecondes pour une fréquence de 50Hz) et d’amplitude élevée (typiquement 20 kVolts). Dans les câbles haute tension, différents types de défaillances dans la conduction électrique peuvent apparaître au cours du temps. Un premier type de défaillances possible est l’apparition d’un site de décharge partielle qui est un défaut localisé dans l’isolation du câble. Ce site produit une décharge électrique de très faible amplitude qui n’impacte qu’une faible portion de l’isolation. La décharge partielle se produit lorsque le signal haute tension dépasse une tension dite d’apparition, et s’éteint lorsque la tension redescend sous cette tension d’apparition et qualifiée alors de tension d’extinction. Les décharges partielles peuvent se répéter plusieurs fois par période. Un deuxième type de défaillance possible est l’apparition d’un précurseur de défaut, appelé aussi « pré-défaut » ou « défaut auto-extincteur ». Ce deuxième type de défaillance est plus grave que l’apparition d’un site de décharge partielle : en effet, lorsque le signal haute tension atteint un certain seuil, généralement au maximum de la tension du réseau, le précurseur de défaut peut générer une décharge totale. Il y a alors une chute brutale de la tension dans le câble à zéro et circulation d’un courant d’amplitude significative dans le défaut. Dans le cas du défaut auto-extincteur, la perturbation s’achève avant la demi-période suivante, et le signal haute tension suit à nouveau la courbe attendue. Cette décharge totale ne se produit pas nécessairement à chaque demi-période du signal haute tension. Enfin, un troisième type de défaillance est l’apparition d’un défaut franc. Ce troisième type de défaillance est plus grave que les deux précédents. Lorsque le signal haute tension atteint un certain seuil, le défaut franc produit une décharge totale. Il y a alors une chute brutale de la tension dans le câble à zéro. La perturbation dure plusieurs demi-périodes successives sans interruption. La perturbation conduit dans ce cas à l’ouverture du disjoncteur de protection sur la liaison haute tension pour mettre un terme à la perturbation. Si aucune intervention n’est menée sur le câble, un site de décharge partielle peut, au bout d’un certain temps, devenir un précurseur de défaut puis finalement devenir un défaut franc. Il est important de surveiller les câbles haute tension afin d’en estimer l’état de santé et d’intervenir avant l’apparition du défaut franc. Il existe des procédés de détection et de localisation de défaillance dans la conduction électrique du câble haute tension. Certains procédés de détection (qualifiés de procédé « on-line ») sont mis en œuvre alors que le câble haute tension est « en fonctionnement ». Un câble haute tension est « en fonctionnement » lorsqu’il est connecté au reste du réseau de distribution et qu’il est alimenté par le signal haute tension du réseau de distribution. D’autres procédés de détection (qualifiés de procédé « off-line ») requièrent que le câble haute tension soit « hors fonctionnement », c’est-à-dire qu’il soit isolé du reste du réseau de distribution. L’intervention d’une équipe de techniciens est alors nécessaire sur site pour réaliser une déconnexion du câble et mener les tests avec une alimentation électrique dédiée. Pour surveiller les câbles haute tension et estimer leur état de santé, les procédés de détection et de localisation de défaillance du câble haute tension « on-line » présentent l’avantage de ne pas mobiliser une équipe de techniciens, de ne pas être limités temporellement à la durée de l’intervention de l’équipe et de poursuivre la distribution électrique en utilisant tous les câbles haute tension du système de distribution électrique. Parmi les procédés « on-line » de détection et de localisation d’un site de décharge partielle dans un câble haute tension, on connaît des procédés qui consistent à mettre en œuvre deux points de mesure de part et d'autre de la liaison à surveiller. Par exemple un tel procédé de détection et de localisation d’un site de décharge partielle peut suivre la chronologie suivante : une décharge partielle se produit dans le câble et deux impulsions électriques sont générées à partir du site de décharge partielle et se propagent en sens inverses. Chaque impulsion électrique se propage vers un des deux points de mesure. En chaque point de mesure une impulsion est détectée et horodatée. Connaissant la longueur de câble haute tension séparant les deux points de mesure, la vitesse de propagation et les instants de détection des deux impulsions, il est possible de déterminer la position du site de décharge partielle. Une synchronisation temporelle des horloges situées aux deux points de mesure avec une précision de l'ordre de la dizaine de nanosecondes est nécessaire pour mettre en œuvre le procédé et localiser finement le site de décharge partielle. Cette synchronisation peut être obtenue à partir d'un système GPS. Un tel procédé présente différents inconvénients. Tout d’abord il est nécessaire d’utiliser un système de synchronisation de très haute stabilité et donc couteux à l’achat. Par ailleurs, il existe des difficultés de captation d'un signal GPS en milieu urbain ce qui rend l’application du procédé plus difficile en ville. Enfin, un autre désavantage est que le traitement des informations est lié à un abonnement auprès du fournisseur ce qui entraîne un surcout d'abonnement lié au nombre de liaisons à surveiller, et le fait que le fournisseur a accès aux données de l'opérateur de réseau. Il existe donc un besoin pour un procédé de détection et de localisation de site de décharge partielle dans un câble haute tension en fonctionnement qui est plus simple à mettre en œuvre, d’une part parce qu’il ne nécessite pas d’utiliser un système de synchronisation et d’autre part parce qu’il peut être mené localement sur site, permettant à l'opérateur de réseau d’être autonome dans l’exploitation des résultats. Un but général de l’invention est de proposer un procédé de détection et de localisation de site de décharge partielle dans un câble haute tension en fonctionnement qui est plus simple à mettre en œuvre que dans l’art antérieur. Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un procédé de détermination d’une position d’un site de Décharge Partielle au sein d’une phase détériorée d’une ligne haute tension en fonctionnement, la ligne haute tension étant formée d’une pluralité de câbles haute tension reliant une pluralité de postes HTA/BT entre eux, comprenant les étapes suivantes : acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature dans le signal haute tension se propageant dans la phase détériorée, la première signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, comparaison de la mesure de la première signature à une première signature de référence de la phase détériorée, la première signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein du premier poste HTA/BT, identification, lorsque la mesure de la première signature est superposée avec la première signature de référence de sorte qu’une impulsion initiale de la mesure de la première signature et une impulsion initiale de la première signature de référence coïncident, d’une première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature qui ne coïncide avec aucune impulsion de la première signature de référence, et d’une première impulsion de référence non-coïncidente dans la première signature de référence qui ne coïncide avec aucune impulsion de la mesure de la première signature, détermination de la position du site de Décharge Partielle en fonction de la durée qui sépare l’impulsion initiale et la première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature. Grâce à l’utilisation d’une signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, et d’une signature de référence déterminée par réflectométrie d’un signal de référence, l’ensemble des mesures peut être réalisé en un seul endroit. Le procédé proposé ne nécessite donc pas d’utiliser un système pour assurer la synchronisation de deux appareils séparés géographiquement. De plus, la comparaison des signatures permet de localiser de manière simple le site de décharge partielle, sans qu’il soit nécessaire de transmettre les données de mesure vers un dispositif de traitement distant. Ainsi, l'opérateur de réseau peut être autonome dans l’exploitation des résultats Un tel procédé est avantageusement complété par les différentes caractéristiques ou étapes suivantes prises seules ou en combinaison : la première signature comporte des impulsions électriques dues à des réflexions de la perturbation électrique créées au niveau d’au moins deux postes HTA/BT voisins du premier poste HTA/BT ; différents câbles haute tension sont tous reliés directement au premier poste HTA/BT, chaque câble haute tension comprenant au moins une phase, chaque phase étant alimentée par un signal haute tension respectif, l’étape d’acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature comprenant une détermination de la phase détériorée selon les sous étapes suivantes : acquisition par le premier poste HTA/BT de mesures de premières signatures dans les différents signaux alimentant les phases des différents câbles haute tension, identification de la phase détériorée pour laquelle la première signature présente les mesures de plus fortes amplitudes ; une étape de détermination de l’énergie, l’amplitude, la fréquence d’apparition et/ou de la valeur du signal haute tension des mesures de la première signature du site de Décharge Partielle ; les étapes suivantes : acquisition par un deuxième poste HTA/BT d’une mesure d’une deuxième signature dans le signal haute tension se propageant dans la phase détériorée, la mesure de la deuxième signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, comparaison de la mesure de la deuxième signature à une deuxième signature de référence de la phase détériorée, la deuxième signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein du deuxième poste HTA/BT, identification, lorsque la mesure de la deuxième signature est superposée avec la deuxième signature de référence de sorte qu’une impulsion initiale de la mesure de la deuxième signature et une impulsion initiale de la deuxième signature de référence coïncident, d’une deuxième impulsion non-coïncidente dans la mesure de la deuxième signature qui ne coïncide avec aucune impulsion de la deuxième signature de référence, et d’une deuxième impulsion de référence non-coïncidente dans la deuxième signature de référence qui ne coïncide avec aucune impulsion de la mesure de la deuxième signature, l’étape de détermination de la position du site de Décharge Partielle étant réalisée aussi en fonction d’une durée qui sépare l’impulsion initiale et la deuxième impulsion non-coïncidente dans la mesure de la deuxième signature ; l’étape d’acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature comprend en outre la détection d’une valeur du signal haute tension à chaque instant d’acquisition d’une mesure de la première signature ; pour chaque phase reliée au premier poste HTA/BT, une série de couples de mesures simultanées est réalisée, un couple de mesures simultanées comprenant une mesure à un instant de mesure d’une signature de référence de la phase par le poste HTA/BT et une mesure à l’instant de mesure d’une valeur du signal haute tension qui alimente la phase, une détection d’une variation d’amplitude de la signature de référence en fonction de la valeur du signal haute tension et en fonction de l’instant, la variation d’amplitude étant représentative d’un changement d’impédance de la phase, un signal d’alerte est généré si la variation d’amplitude détectée est supérieure à un seuil prédéterminé ; L’invention porte également sur un dispositif de détermination d’une position d’un site de Décharge Partielle au sein d’une phase détériorée d’une ligne haute tension en fonctionnement, la ligne haute tension étant formée d’une pluralité de câbles haute tension reliant une pluralité de postes HTA/BT entre eux, comprenant un système d’acquisition de signaux électriques adapté pour acquérir une mesure sur la phase détériorée d’une première signature d’un site de Décharge Partielle, une unité de traitement adaptée pour comparer la mesure de la première signature à une première signature de référence de la phase détériorée, la première signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein d’un poste HTA/BT, détecter une impulsion électrique additionnelle dans la mesure de la première signature par rapport à la première signature de référence, déterminer la position du site de Décharge Partielle en fonction d’une position de l’impulsion électrique additionnelle détectée par rapport aux autres impulsions contenues dans la mesure de la première signature. Avantageusement, mais facultativement, le dispositif peut être complété par les différentes caractéristiques ou étapes suivantes prises seules ou en combinaison : un injecteur adapté pour envoyer sur la phase détériorée un signal de référence ; la première signature comporte des impulsions électriques dues à des réflexions de la perturbation électrique créées au niveau d’au moins deux postes HTA/BT voisins d’un premier poste HTA/BT ; le système d’acquisition de signaux électriques est adapté pour acquérir sur des phases de différents câbles haute tension reliés directement à un poste HTA/BT des mesures d’une première signature d’un site de Décharge Partielle, et l’unité de traitement est adaptée en outre pour identifier la phase détériorée pour laquelle la première signature présente les mesures de plus fortes amplitudes ; le système d’acquisition et l’unité de traitement sont adaptés pour déterminer l’énergie, l’amplitude, la fréquence et/ou de la valeur du signal haute tension d’apparition des mesures de la première signature du site de Décharge Partielle. Enfin, l’invention porte sur un ensemble de deux dispositifs de détection tels qu’on vient de les décrire, les dispositifs étant localisés dans deux postes HTA/BT différents. 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 dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement une structure d’une partie d’un réseau de distribution électrique comprenant plusieurs postes HTA/BT reliés par un câble haute tension. la figure 2 représente schématiquement un procédé de détection et de localisation d’un site de décharge partielle conforme à un mode de réalisation de l’invention. la figure 3 représente schématiquement une signature de référence d’une phase du câble haute tension. Les figures 4A et 5A représentent schématiquement une détection de décharge partielle par réflectométrie. Les figures 4B et 5b représentent schématiquement une signature d’un site de décharge partielle dans une phase du câble haute tension. Procédé (P) de détermination d’une position d’un site de Décharge Partielle au sein d’une phase détériorée d’une ligne haute tension en fonctionnement, la ligne haute tension étant formée d’une pluralité de câbles haute tension reliant une pluralité de postes HTA/BT (P1, P2, PC) entre eux, comprenant les étapes suivantes (E2) acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature dans le signal haute tension se propageant dans la phase détériorée, la première signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, (E3) comparaison de la mesure de la première signature à une première signature de référence de la phase détériorée, la première signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein du premier poste HTA/BT (PC), (E4) identification, lorsque la mesure de la première signature est superposée avec la première signature de référence de sorte qu’une impulsion initiale de la mesure de la première signature et une impulsion initiale de la première signature de référence coïncident, d’une première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature qui ne coïncide avec aucune impulsion de la première signature de référence, et d’une première impulsion de référence non-coïncidente dans la première signature de référence qui ne coïncide avec aucune impulsion de la mesure de la première signature, (E5) détermination de la position du site de Décharge Partielle en fonction de la durée qui sépare l’impulsion initiale et la première impulsion non-coïncidente dans la mesure de la première signature. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première signature comporte des impulsions électriques dues à des réflexions de la perturbation électrique créées au niveau d’au moins deux postes HTA/BT voisins du premier poste HTA/BT. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel différents câbles haute tension sont tous reliés directement au premier poste HTA/BT, chaque câble haute tension comprenant au moins une phase, chaque phase étant alimentée par un signal haute tension respectif, l’étape (E2) d’acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature comprenant une détermination de la phase détériorée selon les sous étapes suivantes : acquisition (E21) par le premier poste HTA/BT de mesures de premières signatures dans les différents signaux alimentant les phases des différents câbles haute tension, identification (E22) de la phase détériorée pour laquelle la première signature présente les mesures de plus fortes amplitudes. Procédé selon la revendication 3, comprenant une étape (E6) de détermination de l’énergie, l’amplitude, la fréquence d’apparition et/ou de la valeur du signal haute tension des mesures de la première signature du site de Décharge Partielle. Procédé selon la revendication 3, comprenant les étapes suivantes (T2) acquisition par un deuxième poste HTA/BT d’une mesure d’une deuxième signature dans le signal haute tension se propageant dans la phase détériorée, la mesure de la deuxième signature comportant des impulsions électriques dues à une propagation et des réflexions au sein de la phase détériorée d’une perturbation électrique générée par le site de Décharge Partielle, (T3) comparaison de la mesure de la deuxième signature à une deuxième signature de référence de la phase détériorée, la deuxième signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein du deuxième poste HTA/BT, (T4) identification, lorsque la mesure de la deuxième signature est superposée avec la deuxième signature de référence de sorte qu’une impulsion initiale de la mesure de la deuxième signature et une impulsion initiale de la deuxième signature de référence coïncident, d’une deuxième impulsion non-coïncidente dans la mesure de la deuxième signature qui ne coïncide avec aucune impulsion de la deuxième signature de référence, et d’une deuxième impulsion de référence non-coïncidente dans la deuxième signature de référence qui ne coïncide avec aucune impulsion de la mesure de la deuxième signature, l’étape (T5) de détermination de la position du site de Décharge Partielle étant réalisée aussi en fonction d’une durée qui sépare l’impulsion initiale et la deuxième impulsion non-coïncidente dans la mesure de la deuxième signature. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape (E2) d’acquisition par un premier poste HTA/BT d’une mesure d’une première signature comprend en outre la détection d’une valeur du signal haute tension à chaque instant d’acquisition d’une mesure de la première signature. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel pour chaque phase reliée au premier poste HTA/BT, une série de couples de mesures simultanées est réalisée, un couple de mesures simultanées comprenant une mesure à un instant de mesure d’une signature de référence de la phase par le poste HTA/BT et une mesure à l’instant de mesure d’une valeur du signal haute tension qui alimente la phase, une détection d’une variation d’amplitude de la signature de référence en fonction de la valeur du signal haute tension et en fonction de l’instant, la variation d’amplitude étant représentative d’un changement d’impédance de la phase, un signal d’alerte est généré si la variation d’amplitude détectée est supérieure à un seuil prédéterminé. Dispositif de détermination (1) d’une position d’un site de Décharge Partielle au sein d’une phase détériorée d’une ligne haute tension en fonctionnement, la ligne haute tension étant formée d’une pluralité de câbles haute tension reliant une pluralité de postes HTA/BT (P1, P2, PC) entre eux, comprenant un système d’acquisition (3) de signaux électriques adapté pour acquérir une mesure sur la phase détériorée d’une première signature d’un site de Décharge Partielle (30, 40), une unité de traitement (2) adaptée pour comparer la mesure de la première signature à une première signature de référence de la phase détériorée, la première signature de référence ayant été déterminée au préalable au cours d’une calibration par réflectométrie d’un signal de référence injecté au sein d’un poste HTA/BT, détecter une impulsion électrique additionnelle dans la mesure de la première signature par rapport à la première signature de référence, déterminer la position du site de Décharge Partielle (30, 40) en fonction d’une position de l’impulsion électrique additionnelle détectée par rapport aux autres impulsions contenues dans la mesure de la première signature. Dispositif selon la revendication 8, comprenant en outre un injecteur (4) adapté pour envoyer sur la phase détériorée un signal de référence. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la première signature comporte des impulsions électriques dues à des réflexions de la perturbation électrique créées au niveau d’au moins deux postes HTA/BT (P1, P2) voisins d’un premier poste HTA/BT (PC). Dispositif selon l’une des revendications 9 à 10, dans lequel le système d’acquisition (3) de signaux électriques est adapté en outre pour acquérir sur des phases de différents câbles haute tension reliés directement à un poste HTA/BT des mesures d’une première signature d’un site de Décharge Partielle, et l’unité de traitement (2) est adaptée en outre pour identifier la phase détériorée pour laquelle la première signature présente les mesures de plus fortes amplitudes. Dispositif de détection selon l’une des revendications 9 à 11, dans lequel le système d’acquisition (3) et l’unité de traitement (2) sont adaptés pour déterminer l’énergie, l’amplitude, la fréquence et/ou de la valeur du signal haute tension d’apparition des mesures de la première signature du site de Décharge Partielle (30,40 ). Ensemble de deux dispositifs de détection selon l’une des revendications 8 à 12, les dispositifs étant localisés dans deux postes HTA/BT différents.