Brevet FR3101426A1 — publié le 20210402

Procédé de détermination d’une position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension détérioré reliant un premier poste et un deuxième poste, comprenant les étapes suivantes (S1) détection par le premier poste d’une première signature d’une anomalie de courant électrique dans le signal haute tension, (S2) détection par le deuxième poste d’une deuxième signature de l’anomalie, (S3) émission par le deuxième poste d’un signal témoin vers le premier poste, le signal témoin étant émis par le deuxième poste avec un retard prédéterminé à compter d’un instant de détection de la deuxième signature, le retard prédéterminé prenant une valeur comprise entre 15% et 50% d’une période du signal haute-tension, (S4) détection par le premier poste du signal témoin, (S5) détermination de la position du précurseur de défaut dans le câble haute tension, en fonction d’un instant de détection de la première signature et d’un instant de détection du signal témoin. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Procédé de détermination d’une position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension en fonctionnement DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine général de la localisation de précurseurs de défaut dans un câble haute tension en fonctionnement. ETAT DE LA TECHNIQUE 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 un valeur de 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. Par conséquent, 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 procédés « 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 procédés « 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 utilisent des transpondeurs. Un transpondeur est un dispositif capable d’envoyer un signal après un temps d’activation prédéfini. Par exemple, un procédé de détection et de localisation d’un site de décharge partielle peut suivre la chronologie suivante. Lorsqu’une décharge partielle se produit dans un câble haute tension qui relie deux postes Haute Tension A / Basse Tension (« HTA/BT »), deux impulsions électriques sont générées à partir du site de décharge et se propagent en sens inverses chacune vers un poste HTA/BT respectif. A un premier poste HTA/BT, une première impulsion est détectée. Cela active un transpondeur qui envoie un signal témoin vers le deuxième poste HTA/BT. Le temps d’activation du transpondeur est de l’ordre de 100 µs. Au deuxième poste HTA/BT, sont détectés successivement une impulsion directe générée par la décharge partielle, puis le signal témoin. Un calcul est ensuite mené à partir des mesures des deux instants de détection de l’impulsion directe et du signal témoin, et du temps d’activation du transpondeur, pour déterminer la localisation de la décharge partielle. Cependant, un tel procédé de détection et de localisation ne concerne que les sites de décharge partielle, et n’est pas adapté à la détection et la localisation de précurseurs de défaut. En effet, la perturbation électrique due à un précurseur de défaut est trop importante pour permettre la détection du signal témoin. On connaît par ailleurs des procédés de détection et de localisation de précurseurs de défaut. Ces procédés nécessitent généralement une synchronisation temporelle d’horloges dans les postes HTA/BT, et utilisent pour ce faire des systèmes GPS ou GSM. Ces procédés présentent toutefois un certain nombre de désavantages. D’une part, pour les procédés de détection utilisant des systèmes GPS, les difficultés de captation d'un signal GPS en milieu urbain rendent leur application plus difficile en ville et limitent leur intérêt pour les utiliser sur les réseaux de distribution d'électricité. Pour obtenir une précision dans la localisation du précurseur de défaut, il faut des oscillateurs très haute stabilité et donc couteux à l’achat. D’autre part, les procédés de détection utilisant des systèmes GSM sont tributaires du bon fonctionnement de la liaison GSM. Le traitement des informations est lié à un abonnement auprès du fournisseur entraînant 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 « on-line » de détection et de localisation de précurseurs de défaut dans un câble haute tension, qui ne nécessite pas l’utilisation de systèmes de synchronisation complexes. Un but général de l’invention est de proposer un procédé de détection et de localisation de précurseurs de défaut dans un câble haute tension en fonctionnement, qui ne nécessite pas l’utilisation de systèmes de synchronisation complexes. Le but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un procédé de détermination d’une position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension détérioré reliant un premier poste et un deuxième poste, l’un du premier poste et du deuxième poste étant un poste source propre à alimenter le câble haute tension avec un signal haute tension et l’autre du premier poste et du deuxième poste étant un poste secondaire propre à recevoir le signal haute tension, comprenant les étapes suivantes une étape S1 détection par le premier poste d’une première signature d’une anomalie de courant électrique dans le signal haute tension, une étape S2 détection par le deuxième poste d’une deuxième signature de l’anomalie de courant électrique dans le signal haute tension, une étape S3 d’émission par le deuxième poste d’un signal témoin vers le premier poste dans le câble haute tension, le signal témoin étant émis par le deuxième poste avec un retard prédéterminé à compter d’un instant de détection de la deuxième signature, le retard prédéterminé prenant une valeur comprise entre 15% et 50% de la période du signal haute-tension, une étape S4 de détection par le premier poste du signal témoin reçu par le premier poste, une étape S5 de détermination de la position du précurseur de défaut dans le câble haute tension, en fonction d’un instant de détection de la première signature par le premier poste et d’un instant de détection du signal témoin par le premier poste. Grâce à l’émission par le deuxième poste du signal témoin vers le premier poste, le procédé proposé ne nécessite pas d’utiliser un système de synchronisation. De plus, grâce à la valeur particulière du retard avec lequel est émis le signal témoin, celui-ci peut être détecté sans être noyé dans une perturbation électrique due au précurseur de défaut. En effet, le retard est d’une part suffisamment important pour que le signal témoin soit envoyé après la fin de la perturbation électrique, et d’autre part suffisamment faible pour que le signal témoin soit envoyé avant la demi-période suivante où une nouvelle perturbation électrique pourrait avoir lieu. Un tel procédé est avantageusement complété par les différentes caractéristiques ou étapes suivantes prises seules ou en combinaison : le câble haute tension comprend trois phases, l’étape de détection par le premier poste d’une première signature comprenant la mesure de trois signaux électriques alimentant les trois phases, le calcul de la somme des mesures des trois signaux électriques et la comparaison de la somme à un seuil ; le premier poste est relié à une pluralité de deuxièmes postes via une pluralité de câbles haute tension, chaque câble étant alimenté par un même signal haute tension, l’étape de détection de la première signature comprenant les sous-étapes suivantes : une étape S1A de détection par le premier poste d’une pluralité de premières signatures de l’anomalie de courant électrique dans les signaux haute tension, une étape S1B d’identification, parmi les premières signatures, de la première signature principale représentative d’une irrégularité de courant d’amplitude maximale, de variation initiale maximale et opposée aux autres premières signatures d’irrégularité de courant, une étape S1C d’identification, parmi la pluralité de câble haute tension, du câble haute tension détérioré alimenté par le signal haute tension comportant la première signature principale identifiée, et dans lequel la position du précurseur de défaut est déterminée dans le câble haute tension détérioré par la mise en œuvre des étapes S1 à S5 avec la première signature principale comme première signature ; le premier poste est relié à une pluralité de deuxièmes postes via une pluralité de câbles haute tension, chaque câble étant alimenté par un même signal haute tension, et les deuxièmes postes sont configurés pour émettre chacun un signal témoin avec une caractéristique prédéterminée qui diffère de caractéristiques prédéterminées des signaux témoins émis par les autres deuxièmes postes, le procédé comprenant, après l’étape S4 de détection par le premier poste du signal témoin reçu par le premier poste, les étapes additionnelles : une étape P1 de détection de la caractéristique prédéterminée du signal témoin, une étape P2 de détermination d’une position possible du précurseur de défaut dans le câble haute tension, en fonction d’un instant de détection de la première signature par le premier poste et d’un instant de détection du signal témoin par le premier poste., l’étape S5 de détermination de la position du précurseur de défaut dans le câble haute tension prenant en compte pour chaque signal témoin reçu la position possible du précurseur de défaut dans le câble haute tension ; la caractéristique prédéterminée est choisie parmi une valeur particulière de retard, une répartition temporelle entre plusieurs impulsions formant le signal témoin, ou une combinaison de ces caractéristiques ; L’invention porte également sur un premier dispositif de détermination de la position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension détérioré reliant deux postes, comprenant un premier système d’acquisition et de traitement de signal haute-tension passant dans le câble haute tension, le premier système d’acquisition et de traitement étant adapté pour détecter une signature d’une anomalie de courant et un signal témoin, et un premier système de décompte du temps contrôlé par le premier système d’acquisition et de traitement. Avantageusement, mais facultativement, le premier système d’acquisition et de traitement du premier dispositif peut être adapté pour détecter une pluralité de signatures d’une anomalie de courant passant dans une pluralité de câbles haute tension tous reliés à l’un des deux postes, chaque câble étant alimenté par un signal haute tension respectif, et adapté pour détecter parmi cette pluralité de signatures une signature d’irrégularité de courant d’amplitude maximale, de variation initiale maximale et opposée aux autres signatures d’irrégularité de courant. L’invention porte enfin sur un deuxième dispositif de détermination de la position d’un précurseur de défaut dans un câble haute tension détérioré reliant deux postes, comprenant un détecteur d'impulsion électromagnétique, un appareil pour générer et injecter un signal témoin dans le câble haute tension, le deuxième dispositif e détermination étant adapté pour que la détection d’une impulsion électromagnétique par le détecteur d'impulsion électromagnétique déclenche l’injection d’un signal témoin par l’appareil après un délai précis. Avantageusement, mais facultativement, l’appareil du deuxième dispositif peut être configuré pour émettre un signal témoin avec une caractéristique prédéterminée parmi une valeur particulière de retard, de préférence comprise entre 15% et 50% de la période du signal haute-tension, une répartition temporelle entre plusieurs impulsions formant le signal témoin, ou une combinaison de ces caractéristiques. DESCRIPTION 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 dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente schématiquement une structure générale d’un départ HTA d'un poste source alimentant un câble haute tension. la figure 2 représente schématiquement un signal témoin. la figure 3 représente schématiquement un procédé de détection et de localisation d’un précurseur de défaut conforme à un mode de réalisation de l’invention. la figure 4 représente schématiquement une frise temporelle des étapes et des évènements qui se produisant au cours un procédé de détection et de localisation d’un précurseur de défaut conforme à un mode de réalisation de l’invention. la figure 5 représente schématiquement une structure générale d’un départ HTA d'un poste source alimentant une pluralité de câbles haute tension. Procédé de détermination d’une position d’un précurseur de défaut (10) dans un câble haute tension détérioré reliant un premier poste et un deuxième poste, l’un du premier poste et du deuxième poste étant un poste source (2) propre à alimenter le câble haute tension avec un signal haute tension et l’autre du premier poste et du deuxième poste étant un poste secondaire (9) propre à recevoir le signal haute tension, comprenant les étapes suivantes (S1) détection par le premier poste d’une première signature d’une anomalie de courant électrique dans le signal haute tension, (S2) détection par le deuxième poste d’une deuxième signature de l’anomalie de courant électrique dans le signal haute tension, (S3) émission par le deuxième poste d’un signal témoin vers le premier poste dans le câble haute tension, le signal témoin étant émis par le deuxième poste avec un retard prédéterminé à compter d’un instant de détection de la deuxième signature, le retard prédéterminé prenant une valeur comprise entre 15% et 50% de la période du signal haute-tension, (S4) détection par le premier poste du signal témoin reçu par le premier poste, (S5) détermination de la position du précurseur de défaut dans le câble haute tension, en fonction d’un instant de détection de la première signature par le premier poste et d’un instant de détection du signal témoin par le premier poste. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le câble haute tension comprend trois phases, l’étape (S1) de détection par le premier poste d’une première signature comprenant la mesure de trois signaux électriques alimentant les trois phases, le calcul de la somme des mesures des trois signaux électriques et la comparaison de la somme à un seuil. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le premier poste est relié à une pluralité de deuxièmes postes via une pluralité de câbles haute tension, chaque câble étant alimenté par un même signal haute tension, l’étape (S1) de détection de la première signature comprenant les sous-étapes suivantes : (S1A) détection par le premier poste d’une pluralité de premières signatures de l’anomalie de courant électrique dans les signaux haute tension, (S1B) identification, parmi les premières signatures, de la première signature principale représentative d’une irrégularité de courant d’amplitude maximale, de variation initiale maximale et opposée aux autres premières signatures d’irrégularité de courant, (S1C) identification, parmi la pluralité de câble haute tension, du câble haute tension détérioré alimenté par le signal haute tension comportant la première signature principale identifiée, et dans lequel la position du précurseur de défaut est déterminée dans le câble haute tension détérioré par la mise en œuvre des étapes (S1) à (S5) avec la première signature principale comme première signature. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le premier poste est relié à une pluralité de deuxièmes postes via une pluralité de câbles haute tension, chaque câble étant alimenté par un même signal haute tension, et les deuxièmes postes sont configurés pour émettre chacun un signal témoin avec une caractéristique prédéterminée qui diffère de caractéristiques prédéterminées des signaux témoins émis par les autres deuxièmes postes, le procédé comprenant, après l’étape (S4) de détection par le premier poste du signal témoin reçu par le premier poste, les étapes additionnelles de (P1) détection de la caractéristique prédéterminée du signal témoin, (P2) détermination d’une position possible du précurseur de défaut dans le câble haute tension, en fonction d’un instant de détection de la première signature par le premier poste et d’un instant de détection du signal témoin par le premier poste., l’étape (S5) de détermination de la position du précurseur de défaut dans le câble haute tension prenant en compte pour chaque signal témoin reçu la position possible du précurseur de défaut dans le câble haute tension. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la caractéristique prédéterminée est choisie parmi une valeur particulière de retard, une répartition temporelle entre plusieurs impulsions formant le signal témoin, ou une combinaison de ces caractéristiques. Premier dispositif de détermination (D1) de la position d’un précurseur de défaut (10) dans un câble haute tension (7) détérioré reliant deux postes, le premier dispositif étant dédié à l’application du procédé selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un premier système d’acquisition et de traitement (23) de signal haute-tension passant dans le câble haute tension (7), le premier système d’acquisition et de traitement (23) étant adapté pour détecter une signature d’une anomalie de courant et un signal témoin, et un premier système de décompte du temps (24) contrôlé par le premier système d’acquisition et de traitement (23). Premier dispositif (D1) selon la revendication 6 dans lequel le premier système d’acquisition et de traitement (23) est adapté pour détecter une pluralité de signatures d’une anomalie de courant passant dans une pluralité de câbles haute tension tous reliés à l’un des deux postes, chaque câble étant alimenté par un signal haute tension respectif, et adapté pour détecter parmi cette pluralité de signatures une signature d’irrégularité de courant d’amplitude maximale, de variation initiale maximale et opposée aux autres signatures d’irrégularité de courant. Deuxième dispositif de détermination (D2) de la position d’un précurseur de défaut (10) dans un câble haute tension (7) détérioré reliant deux postes, le deuxième dispositif étant dédié à l’application du procédé selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant un détecteur (92) d'impulsion électromagnétique, un appareil (98) pour générer et injecter un signal témoin dans le câble haute tension, le deuxième dispositif de détermination (D2) étant adapté pour que la détection d’une impulsion électromagnétique par le détecteur (92) d'impulsion électromagnétique déclenche l’injection d’un signal témoin par l’appareil (98) après un délai précis. Deuxième dispositif selon la revendication 8 dans lequel l’appareil (98) est configuré pour émettre un signal témoin avec une caractéristique prédéterminée parmi une valeur particulière de retard, de préférence comprise entre 15% et 50% de la période du signal haute-tension, une répartition temporelle entre plusieurs impulsions formant le signal témoin, ou une combinaison de ces caractéristiques.