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Title:
PARTIAL DISCHARGE DETECTOR AND ASSOCIATED METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/163961
Kind Code:
A1
Abstract:
An apparatus and a method for detecting a partial discharge produced at a discharge site in an item of equipment or an electrical accessory are provided. The apparatus includes two sensors with an operating range below 30 megahertz, between 5 and 30 megahertz or 14 and 20 megahertz, or centered at 18 megahertz. The apparatus includes an acquisition module, a processor and an alarm module that produces an alarm after the detection of a partial discharge. The method includes detecting magnetic fields with the sensors, generating and acquiring two signals and producing a resulting signal by treating the two signals. The processor is configured to transmit alarm instructions if the resulting signal has a property that represents a detection of partial discharge and otherwise remains in a standby state (ready to detect signals). The method includes producing an alarm after the transmission of alarm instructions.

Inventors:
PINEAU DANIEL (CA)
CHARETTE MARTIN (CA)
REYNAUD LIONEL (CA)
Application Number:
PCT/CA2020/050194
Publication Date:
August 20, 2020
Filing Date:
February 14, 2020
Export Citation:
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Assignee:
HYDRO-QUÉBEC (CA)
International Classes:
G01R31/00; G06F17/40
Foreign References:
US9612271B22017-04-04
CA2013552C2003-07-29
CN206378539U2017-08-04
CA2508428A12006-11-20
KR20180049981A2018-05-14
GB2437315A2007-10-24
KR20160025068A2016-03-08
CN102735999A2012-10-17
US20090248327A12009-10-01
US20110213744A12011-09-01
Other References:
M. SHAFIQ ET AL.: "Parameters Identification and Modeling of High-Frequency Current Transducer for Partial Discharge Measurements", IEEE SENSORS JOURNAL, vol. 13, no. 3, March 2013 (2013-03-01), pages 1081 - 1091, XP011492775, DOI: 10.1109/JSEN.2012.2227712
Attorney, Agent or Firm:
ROBIC (CA)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Un appareil pour détecter une décharge partielle se produisant à un site de décharge dans un équipement ou un accessoire électrique, la décharge partielle produisant une onde de courant, l’onde de courant étant associée à un premier champ magnétique localisé d’un premier côté du site de décharge et à un second champ magnétique localisé d’un second côté du site de décharge, le second côté étant opposé au premier côté, l’appareil comprenant : un premier capteur et un second capteur, chacun ayant une plage d’opération en deçà de 30 Mégahertz, le premier capteur étant configuré pour détecter le premier champ magnétique et produire un premier signal représentatif du premier champ magnétique, et le second capteur étant configuré pour détecter le second champ magnétique et produire un second signal représentatif du second champ magnétique; un module d’acquisition connecté de manière opérative au premier capteur et au second capteur, le module d’acquisition étant configuré pour recevoir et enregistrer les premier et second signaux; un processeur connecté de manière opérative au module d’acquisition, le processeur étant configuré pour traiter les premier et second signaux de manière à obtenir un signal résultant, pour : émettre des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative de décharge partielle; et demeurer en état de veille autrement; et un module d’alarme connecté de manière opérative au processeur, le module d’alarme étant configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire une alarme suite à la réception de celles-ci.

2. L’appareil selon la revendication 1 , dans lequel la plage d’opération des premier et second capteurs est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz.

3. L’appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le module d’acquisition est configuré pour convertir les premier et second signaux du domaine analogique au domaine numérique, de manière à produire un premier signal numérique et un second signal numérique.

4. L’appareil selon la revendication 3, dans lequel le module d’acquisition comprend une première mémoire tampon circulaire et une seconde mémoire tampon circulaire, la première mémoire tampon circulaire étant configurée pour continuellement acquérir le premier signal numérique; et la seconde mémoire tampon circulaire est configurée pour continuellement acquérir le second signal numérique.

5. L’appareil selon la revendication 4, comprenant un circuit d’amplification connecté de manière opérative au premier capteur, au second capteur et au module d’acquisition.

6. L’appareil selon la revendication 5, dans lequel le circuit d’amplification est placé en amont du module d’acquisition et comprend deux canaux, chacun étant connecté de manière opérative à un capteur correspondant, un premier des deux canaux est configuré pour recevoir et amplifier le premier signal; et un second des deux canaux est configuré pour recevoir et amplifier le second signal.

7. L’appareil selon la revendication 6, dans lequel chacun des canaux comprend un convertisseur analogique-numérique ayant une fréquence d’échantillonnage de 200 méga échantillons par seconde.

8. L’appareil selon la revendication 6 ou 7, comprenant un circuit de gâchette connecté de manière opérative au module d’acquisition, le circuit de gâchette étant configuré pour : détecter un des premiers et second signaux après leur amplification;

générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et demeurer en état de veille autrement; et

envoyer le signal déclencheur au module d’acquisition.

9. L’appareil selon la revendication 8, dans lequel, à la réception du signal déclencheur :

le module d’acquisition vérifie que la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire contiennent chacune des données; la première mémoire tampon circulaire :

enregistre des premières données représentatives du premier signal numérique et comprenant des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement; et

envoie les premières données au processeur pour traitement;

la seconde mémoire tampon circulaire : enregistre des secondes données représentatives du second signal numérique et comprenant des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement; et envoie les secondes données au processeur pour traitement; et le processeur envoie des instructions de redémarrage au module d’acquisition pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire.

10. L’appareil selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la valeur seuil est une valeur de tension (en V).

11. L’appareil selon la revendication 10, dans lequel la valeur de tension est comprise entre 1 mV et 100 mV.

12. L’appareil selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la valeur seuil est une valeur de courant (en A).

13. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, dans lequel la valeur seuil est ajustable.

14. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, dans lequel le signal résultant est obtenu en effectuant un traitement algorithmique des premières et secondes données.

15. L’appareil selon la revendication 14, dans lequel le traitement algorithmique comprend effectuer un produit des premières données et des secondes données.

16. L’appareil selon la revendication 14 ou 15, dans lequel le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel.

17. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant de plus un boîtier pour recevoir le module d’acquisition, le processeur et le module d’alarme.

18. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel l’appareil est portable.

19. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel le module d’alarme est configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire l’alarme en temps réel.

20. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, comprenant de plus un module d’affichage configuré pour afficher le signal résultant en temps réel.

21 . L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, comprenant de plus un module d’alimentation.

22. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 21 , dans lequel le module d’alarme comprend un avertisseur lumineux.

23. L’appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 22, dans lequel le module d’alarme comprend un avertisseur sonore.

24. Une méthode pour détecter une décharge partielle se produisant à un site de décharge dans un équipement ou accessoire électrique, la décharge partielle produisant une onde de courant, l’onde de courant étant associée à un premier champ magnétique localisé d’un premier côté du site de décharge et à un second champ magnétique localisé d’un second côté du site de décharge, le second côté étant opposé au premier côté, la méthode comprenant :

détecter le premier champ magnétique et le second champ magnétique avec un premier capteur et un second capteur, chacun ayant une plage d’opération en deçà de 30 Mégahertz;

générer un premier signal représentatif du premier champ magnétique et un second signal représentatif du second champ magnétique;

faire l’acquisition du premier signal et du second signal;

produire un signal résultant en effectuant un traitement du premier signal et du second signal avec un processeur, le processeur étant configuré pour : émettre des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative d’une détection de la décharge partielle; et demeurer en état de veille autrement; et

produire une alarme suite à une émission des instructions d’alarme.

25. La méthode selon la revendication 24, dans laquelle la plage d’opération est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz.

26. La méthode selon la revendication 24 ou 25, comprenant :

convertir le premier signal et le second signal du domaine analogique au domaine numérique; et

produire un premier signal numérique et un second signal numérique.

27. La méthode selon la revendication 26, comprenant :

acquérir le premier signal numérique avec une première mémoire tampon circulaire; et

acquérir le second signal numérique avec une seconde mémoire tampon circulaire.

28. La méthode selon la revendication 27, dans laquelle acquérir le premier signal numérique et acquérir le second signal numérique est effectué de manière continue.

29. La méthode selon l’une quelconque des revendications 26 à 28, comprenant amplifier le premier signal et le second signal.

30. La méthode selon l’une quelconque des revendications 26 à 29, dans laquelle convertir le premier signal et le second signal du domaine analogique au domaine numérique est effectué à une fréquence d’échantillonnage de 200 méga échantillons par seconde.

31. La méthode selon la revendication 29 ou 30, comprenant :

détecter un des premier signal et second signal après leur amplification; générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et demeurer en état de veille autrement; et

envoyer le signal déclencheur au module d’acquisition.

32. La méthode selon la revendication 31 , comprenant, à la réception du signal déclencheur :

vérifier que la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire contiennent des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement;

enregistrer des premières données représentatives du premier signal numérique avec la première mémoire tampon circulaire; enregistrer des secondes données représentatives du second signal numérique avec la seconde mémoire tampon circulaire; et envoyer les premières données et les secondes données au processeur pour traitement; et envoyer des instructions de redémarrage au module d’acquisition pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire.

33. La méthode selon la revendication 31 ou 32, dans laquelle la valeur seuil est une valeur de tension (en V).

34. La méthode selon la revendication 33, dans laquelle la valeur de tension est comprise entre 1 mV et 100 mV.

35. La méthode selon la revendication 31 ou 32, dans laquelle la valeur seuil est une valeur de courant (en A).

36. La méthode selon l’une quelconque des revendications 31 à 35, comprenant ajuster la valeur seuil.

37. La méthode selon l’une quelconque des revendications 32 à 36, comprenant effectuer un traitement algorithmique sur les premières données et les secondes données.

38. La méthode selon la revendication 37, comprenant effectuer un produit des premières données et des secondes données.

39. La méthode selon la revendication 38, dans laquelle le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel.

40. La méthode selon l’une quelconque des revendications 25 à 39, dans laquelle recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire l’alarme sont effectués en temps réel.

41. La méthode selon l’une quelconque des revendications 25 à 40, comprenant afficher le signal résultant en temps réel.

42. La méthode selon l’une quelconque des revendications 25 à 41 , comprenant émettre une alarme visuelle avec un avertisseur lumineux.

43. La méthode selon l’une quelconque des revendications 25 à 42, comprenant émettre une alarme sonore avec un avertisseur sonore.

Description:
DÉTECTEUR DE DÉCHARGE PARTIELLE ET MÉTHODE ASSOCIÉE

DOMAINE TECHNIQUE

La présente demande se rapporte au domaine des appareils et méthodes permettant de détecter, localiser et interpréter une ou plusieurs décharge(s) partielle(s) se produisant à un site de décharge dans un équipement ou accessoire électrique faisant partie d’un réseau électrique.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

Au moins certaines des pannes électriques survenant dans le réseau électrique ont pour origine des décharges partielles se produisant dans les équipements ou accessoires électriques. Les décharges partielles peuvent être dues à un problème dans les matériaux lors de la fabrication de ces équipements ou accessoires électriques, à la dégradation de l’isolation électrique dans ces équipements ou accessoires électriques ou à une erreur de montage de ces équipements ou accessoires électriques. En plus des pannes électriques, la présence de décharges partielles dans des équipements ou accessoires électriques peut aussi être associée à des enjeux de sécurité pour les travailleurs faisant l’entretien ou des réparations sur le réseau électrique.

Au moins certains des appareils et méthodes existants ne sont pas performants ou présentent des performances sous-optimales, ont une utilité se limitant à un certain type d’équipement et/ou ne permettent pas de localiser de manière suffisamment précise les décharges partielles.

Des solutions existantes, certaines identifient, localisent et/ou interprètent incorrectement ou de manière sous-optimale les décharges partielles, ce qui résulte, dans certains cas, à la détection de faux positifs et/ou de faux négatifs.

À la lumière de ce qui précède, il existe donc un besoin pour un appareil et une méthode permettant de résoudre au moins un des problèmes et/ou limitations discutés ci-haut. SOMMAIRE

Selon un aspect, un appareil pour détecter une décharge partielle se produisant à un site de décharge dans un équipement ou un accessoire électrique est fourni. La décharge partielle produit une onde de courant, l’onde de courant est associée à un premier champ magnétique localisé d’un premier côté du site de décharge et à un second champ magnétique localisé d’un second côté du site de décharge, le second côté étant opposé au premier côté. L’appareil comprend : un premier capteur et un second capteur, chacun ayant une plage d’opération allant de 0 à 30 Mégahertz, i.e. en deçà de 30 MégaHertz, le premier capteur étant configuré pour détecter le premier champ magnétique et produire un premier signal représentatif du premier champ magnétique, et le second capteur étant configuré pour détecter le second champ magnétique et produire un second signal représentatif du second champ magnétique; un module d’acquisition connecté de manière opérative au premier capteur et au second capteur, le module d’acquisition étant configuré pour recevoir et enregistrer les premier et second signaux; un processeur connecté de manière opérative au module d’acquisition, le processeur étant configuré pour traiter les premier et second signaux de manière à obtenir un signal résultant, pour émettre des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative de décharge partielle et demeurer en état de veille autrement; et un module d’alarme connecté de manière opérative au processeur, le module d’alarme étant configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire une alarme suite à la réception de celles-ci.

Dans certains modes de réalisation, la plage d’opération des premier et second capteurs est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz.

Dans certains modes de réalisation, le module d’acquisition est configuré pour convertir les premier et second signaux du domaine analogique au domaine numérique, de manière à produire un premier signal numérique et un second signal numérique. Dans certains modes de réalisation, le module d’acquisition comprend une première mémoire tampon circulaire et une seconde mémoire tampon circulaire, la première mémoire tampon circulaire étant configurée pour continuellement acquérir le premier signal numérique et la seconde mémoire tampon circulaire est configurée pour continuellement acquérir le second signal numérique.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil comprend un circuit d’amplification connecté de manière opérative au premier capteur, au second capteur et au module d’acquisition.

Dans certains modes de réalisation, le circuit d’amplification est placé en amont du module d’acquisition et comprend deux canaux, chacun étant connecté de manière opérative à un capteur correspondant, un premier des deux canaux est configuré pour recevoir et amplifier le premier signal et un second des deux canaux est configuré pour recevoir et amplifier le second signal.

Dans certains modes de réalisation, chacun des canaux comprend un convertisseur analogique-numérique ayant une fréquence d’échantillonnage de 200 méga échantillons par seconde.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil un circuit de gâchette connecté de manière opérative au module d’acquisition, le circuit de gâchette étant configuré pour détecter un des premiers et second signaux après leur amplification; générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et demeurer en état de veille autrement; et envoyer le signal déclencheur au module d’acquisition.

Dans certains modes de réalisation, à la réception du signal déclencheur, le module d’acquisition vérifie que la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire contiennent chacune des données; la première mémoire tampon circulaire enregistre des premières données représentatives du premier signal numérique et comprenant des données pré déclenchement et des données post-déclenchement et envoie les premières données au processeur pour traitement; la seconde mémoire tampon circulaire enregistre des secondes données représentatives du second signal numérique et comprenant des données pré-déclenchement et des données post déclenchement et envoie les secondes données au processeur pour traitement; et le processeur envoie des instructions de redémarrage au module d’acquisition pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de tension (en V).

Dans certains modes de réalisation, la valeur de tension est comprise entre 1 mV et 100 mV.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de courant (en A).

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est ajustable.

Dans certains modes de réalisation, le signal résultant est obtenu en effectuant un traitement algorithmique des premières et secondes données.

Dans certains modes de réalisation, le traitement algorithmique comprend effectuer un produit des premières données et des secondes données.

Dans certains modes de réalisation, le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil comprend de plus un boîtier pour recevoir le module d’acquisition, le processeur et le module d’alarme.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil est portable.

Dans certains modes de réalisation, le module d’alarme est configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire l’alarme en temps réel.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil comprend de plus un module d’affichage configuré pour afficher le signal résultant en temps réel. Dans certains modes de réalisation, l’appareil comprend de plus un module d’alimentation.

Dans certains modes de réalisation, le module d’alarme comprend un avertisseur lumineux.

Dans certains modes de réalisation, le module d’alarme comprend un avertisseur sonore.

Selon un autre aspect, une méthode pour détecter une décharge partielle se produisant à un site de décharge dans un équipement ou accessoire électrique est fournie. La décharge partielle produisant une onde de courant, l’onde de courant étant associée à un premier champ magnétique localisé d’un premier côté du site de décharge et à un second champ magnétique localisé d’un second côté du site de décharge, le second côté étant opposé au premier côté. La méthode comprend détecter le premier champ magnétique et le second champ magnétique avec un premier capteur et un second capteur, chacun ayant une plage d’opération allant de 0 à 30 Mégahertz, i.e., en deçà de 30 Mégahertz; générer un premier signal représentatif du premier champ magnétique et un second signal représentatif du second champ magnétique; faire l’acquisition du premier signal et du second signal; produire un signal résultant en effectuant un traitement du premier signal et du second signal avec un processeur, le processeur étant configuré pour émettre des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative d’une détection de la décharge partielle et demeurer en état de veille autrement; et produire une alarme suite à une émission des instructions d’alarme.

Dans certains modes de réalisation, la plage d’opération est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend convertir le premier signal et le second signal du domaine analogique au domaine numérique et produire un premier signal numérique et un second signal numérique. Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend acquérir le premier signal numérique avec une première mémoire tampon circulaire et acquérir le second signal numérique avec une seconde mémoire tampon circulaire.

Dans certains modes de réalisation, acquérir le premier signal numérique et acquérir le second signal numérique est effectué de manière continue.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend amplifier le premier signal et le second signal.

Dans certains modes de réalisation, convertir le premier signal et le second signal du domaine analogique au domaine numérique est effectué à une fréquence d’échantillonnage de 200 méga échantillons par seconde.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend détecter un des premier signal et second signal après leur amplification; générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et demeurer en état de veille autrement; et envoyer le signal déclencheur au module d’acquisition.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend, à la réception du signal déclencheur vérifier que la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire contiennent des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement; enregistrer des premières données représentatives du premier signal numérique avec la première mémoire tampon circulaire; enregistrer des secondes données représentatives du second signal numérique avec la seconde mémoire tampon circulaire; et envoyer les premières données et les secondes données au processeur pour traitement; et envoyer des instructions de redémarrage au module d’acquisition pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de tension (en V). Dans certains modes de réalisation, la valeur de tension est comprise entre 1 mV et 100 mV.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de courant (en A).

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend ajuster la valeur seuil.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend effectuer un traitement algorithmique sur les premières données et les secondes données.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend effectuer un produit des premières données et des secondes données.

Dans certains modes de réalisation, le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel.

Dans certains modes de réalisation, recevoir les instructions d’alarme du processeur et produire l’alarme sont effectués en temps réel.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend afficher le signal résultant en temps réel.

Dans certains modes de réalisation, la méthode comprend émettre une alarme visuelle avec un avertisseur lumineux.

Dans certains modes de réalisation, émettre une alarme sonore avec un avertisseur sonore.

La technologie et ses avantages ressortiront mieux de la description non limitative qui suit des modes de réalisation préférés de la technologie, faite en se référant aux dessins annexés.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Figure 1 est un schéma illustrant un appareil pour détecter une décharge partielle, selon un mode de réalisation.

Figure 2 illustre les différents éléments inclus dans un appareil pour détecter une décharge partielle.

Figure 3 illustre une carte incluse dans un module d’acquisition, selon un mode de réalisation possible.

Figure 4 illustre un schéma illustrant différentes composantes d’un appareil pour détecter une décharge partielle, selon un autre mode de réalisation.

Figures 5 et 5A-5C montrent un mode de réalisation possible du boîtier faisant partie de l’appareil.

Figure 6A est un schéma illustrant l’orientation des premier et second champs magnétiques de part et d’autre d’un site d’une décharge partielle dans un équipement ou accessoire électrique.

Figure 6B est un graphique illustrant une mesure du voltage en fonction du temps d’une décharge partielle.

Figure 7 est une illustration d’un spectre de fréquences d’une décharge partielle.

Figure 8 est un schéma général illustrant un appareil pour détecter une décharge partielle.

Figures 9A-E présentent des graphiques représentatifs d’une séquence de mesure et de traitement algorithmique d’une décharge partielle, selon un mode de réalisation.

Figure 10 illustre une configuration permettant de mesurer une décharge partielle en positionnant deux capteurs de part et d’autre de la décharge partielle.

Figure 1 1 est un exemple de graphique représentatif d’une mesure pouvant être effectuée à l’aide de la configuration illustrée à la Figure 10. Le graphique illustre le produit des deux signaux détectés par les deux capteurs, lorsque la décharge partielle est comprise entre les deux capteurs.

Figure 12 illustre une configuration permettant de mesurer une décharge partielle en positionnant deux capteurs d’un même côté de la décharge partielle, selon un mode de réalisation.

Figure 13 est un exemple de graphique représentatif d’une mesure pouvant être effectuée à l’aide de la configuration illustrée à la Figure 12. Le graphique illustre le produit des deux signaux détectés par les deux capteurs, lorsque les deux capteurs sont du même côté de la décharge partielle.

Figure 14 est un schéma illustrant une méthode pour détecter une décharge partielle, selon un mode de réalisation.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Dans la description qui suit, les composantes et/ou fonctionnalités similaires dans les figures sont représentées par les mêmes numéros de référence. Afin de ne pas encombrer les figures, certains éléments ne sont pas identifiés sur toutes les figures s’ils ont déjà été présentés sur des figures précédentes. Les éléments présentés sur les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle et l’emphase est plutôt mise sur l’illustration claire des éléments et structures des différents modes de réalisations présentés ci-dessous.

En outre, bien que les modes de réalisation décrits et illustrés comprennent divers composants, et bien que certains de ces composants présentent certaines configurations géométriques, il est entendu que le nombre de composants et leurs géométries peuvent varier, et ne doivent donc pas être pris dans leur acception restrictive, et ne doivent pas être interprétés de manière à limiter la portée de la présente technologie. Il doit être compris, comme il apparaîtra également à la personne versée dans l’art, que d'autres composants appropriés, ainsi que d'autres configurations géométriques appropriées, peuvent être utilisées pour la présente technologie et les parties correspondantes de la présente technologie. Tous les termes et expressions techniques et scientifiques utilisés dans la présente description ont les mêmes définitions que celles généralement comprises par la personne versée dans l’art de la technologie actuelle. Les définitions de certains termes et expressions utilisés sont néanmoins fournies ci-dessous.

Le terme « environ » tel qu'utilisé dans le présent document signifie « approximativement », « dans la région de », « autour de » ou toute autre expression ayant une signification similaire. Par exemple, lorsque le terme « environ » est utilisé en lien avec une valeur numérique, il pourrait la modifier au- dessus et/ou en dessous par une variation prédéterminée. Dans certains exemples, la variation prédéterminée est d’environ 10 % par rapport à la valeur nominale. Ce terme peut aussi tenir compte, par exemple, de l'erreur expérimentale d'un appareil de mesure, de l’arrondissement et/ou de déviations statistiques. Lorsqu'un intervalle de valeurs est mentionné dans la présente demande, les bornes inférieures et supérieures de l'intervalle sont, à moins d'indication contraire, toujours incluses dans la définition.

L’expression « décharge partielle » réfère à une décharge électrique localisée dans un diélectrique soumis à un champ électrique. La décharge partielle court- circuite partiellement et pour une relativement courte durée un espace compris entre des conducteurs. Une décharge partielle se produit à un « site de décharge », c’est-à-dire à une partie du câble ou de l’accessoire comportant un défaut de fabrication, de montage ou dans le matériau, localisé dans une portion du volume du diélectrique, généralement lorsque celui-ci est soumis au champ électrique.

Le terme « signal » représente une variation d’une grandeur physique quelconque. Un signal peut être analogique ou numérique, et transporte typiquement de l’information. Un signal peut être continu ou discret et posséder différentes caractéristiques comme, par exemple et sans être limitatif, une période, une amplitude et une phase. Par exemple, dans le contexte des applications en électricité, un signal électrique peut être représentatif d’une différence de potentiel, de l’intensité d’un courant électrique, de la variation de l’amplitude, de la variation d’une fréquence, de la variation d’une phase et/ou de toute autre grandeur physique pertinente. Il est à noter que les propriétés d’un signal peuvent être mesurées. Lors d’une mesure, un échantillon comprenant un ensemble de données est obtenu. L’ensemble de données est généralement représentatif du signal mesuré. Le « temps de mesure » représente la durée, généralement finie, de l’acquisition d’un échantillon comprenant un ensemble de données. Suite à son acquisition, le signal (ou l’échantillon comprenant un ensemble de données représentatif du signal) peut être traité. Le « traitement » d’un signal inclut typiquement une méthode, une procédure et/ou l’utilisation de technique(s) permettant de confirmer la présence (ou l’absence) de décharge partielle, de localiser le site de décharge le cas échéant, et/ou de révéler certaines caractéristiques physiques pertinentes à la caractérisation de décharges partielles. Par exemple, de manière générale et sans être limitatif, le traitement d’un signal peut inclure des opérations ou une suite d’opérations mathématiques. Ces opérations comprennent, mais ne sont pas limitées à des opérations de : contrôle, filtrage, compression, transmission, réduction de bruit, convolution, déconvolution, prédiction, identification et/ou classification, en plus des autres opérations mathématiques de base (e.g., addition, soustraction, multiplication et/ou division). Ainsi, le traitement de signal permet typiquement d’obtenir une propriété d’un signal qui peut être subséquemment associée à une grandeur physique ou à la variation de celle-ci, ce qui peut être à son tour associé à la présence ou à l’absence d’une décharge partielle dans l’équipement ou accessoire électrique faisant l’objet de la mesure.

Il est à noter que bien que l’expression « équipement électrique » réfère généralement mais non exclusivement à un relativement gros équipement tel qu’un transformateur, un interrupteur, un disjoncteur, un sectionneur ou autre composante similaire et que l’expression « accessoire électrique » réfère généralement mais non exclusivement à un accessoire de plus petite taille pouvant être ou pas situé sur un équipement électrique tel(le) qu'une fiche coudée, une jonction, un fusible, un capot ou autre composante similaire, il est entendu que les passages de la description s’appliquant à un équipement électrique pourraient aussi bien s’appliquer à un accessoire électrique, et vice-versa. Ainsi, par souci de clarté et de concision, il est possible que certaines portions de la description ou que des exemples inclus dans celles-ci fassent référence à l’un ou l’autre de l’équipement électrique ou de l’accessoire électrique, bien que celles-ci pourraient s’appliquer à tous les deux.

Les expressions « rayonnement externe », « perturbations externes » ou toute autre expression similaire représentent un bruit électrique, magnétique ou électromagnétique. Le bruit est ici entendu comme un signal ayant une origine autre ou différente que le signal associé à une décharge partielle. Par exemple, un signal associé à du bruit présente généralement des propriétés différentes d’un signal de décharge partielle.

Les appareil(s), système(s) et méthode(s) décrits ici peuvent être mis en œuvre dans des programmes informatiques exécutés sur des ordinateurs programmables (e.g., un microcontrôleur), chacun comprenant au moins un processeur, un système de stockage de données comprenant, par exemple et sans être limitatif, des éléments de mémoire volatile et non-volatile, au moins un périphérique d'entrée et au moins un périphérique de sortie. Dans certains exemples, l’ordinateur programmable peut être une unité logique programmable, un ordinateur central, un serveur et un ordinateur personnel, un système d’informatique en nuage, un ordinateur portable, une assistance de données personnelles, un téléphone cellulaire, un téléphone intelligent, un périphérique portable, une tablette, un dispositif d'affichage intelligent, un décodeur ou un dispositif de réalité virtuelle. Chaque programme est de préférence implémenté dans un langage de programmation, de programmation procédurale ou orienté objet de haut niveau pour communiquer avec un système informatique. Toutefois, les programmes peuvent être implémentés en langage assembleur ou en langage machine. Dans tous les cas, le langage peut être un langage compilé ou interprété. Chacun de ces programmes informatiques est de préférence stocké sur un support de stockage ou un dispositif lisible par un ordinateur programmable général ou spécial pour la configuration et le fonctionnement de l'ordinateur lorsque le support ou le périphérique de stockage est lu par l'ordinateur pour exécuter les procédures qui seront décrites dans la présente description. Dans certains modes de réalisation, les systèmes peuvent être intégrés à un système d'exploitation s'exécutant sur l'ordinateur programmable.

En accord avec les modes de réalisation, la présente description concerne un appareil et une méthode pour détecter une décharge partielle dans un équipement ou un accessoire électrique. L’équipement ou l’accessoire électrique peut faire partie d’un réseau électrique et, dans certaines réalisations, d’un réseau de distribution électrique. Les modes de réalisation de l’appareil qui seront décrits sont aussi compatibles avec les accessoires et équipements utilisés dans un réseau électrique sous-terrain.

Appareil pour détecter une décharge partielle

Un appareil 20 pour détecter une ou plusieurs décharge(s) partielle(s) se produisant à un site de décharge dans un équipement électrique est illustré aux Figures 1 et 2.

Lorsqu’une décharge partielle se produit dans un équipement ou un accessoire électrique 10, la décharge partielle génère une onde de courant. L’onde de courant est associée à deux champs magnétiques 100, 102. Cette relation d’association comprend notamment la génération des deux champs magnétiques 100, 102. Par exemple, un premier champ magnétique 100 est généré et localisé d’un premier côté du site de décharge, alors qu’un second champ magnétique 102 est généré et localisé d’un second côté du site de décharge. Le second côté est généralement opposé au premier côté, de telle manière à ce que le premier champ magnétique 100 et le second champ magnétique 102 ne soient pas compris dans le même espace, mais plutôt dans deux localisations adjacentes qui peuvent être contigües, c’est-à-dire que les deux champs magnétiques peuvent partager une frontière commune, par exemple en proximité de la décharge partielle. Par exemple, selon une première configuration, le premier champ magnétique 100 est localisé du côté gauche du site de décharge, tandis que le second champ magnétique 102 est localisé du côté droit du site de décharge.

Les deux champs magnétiques 100, 102 peuvent dits être de « polarité opposée ». Cette caractéristique est illustrée sur le schéma fourni à la Figure 6A. Plus particulièrement, l’orientation du premier champ magnétique est inversée (/. e. , contraire) par rapport à l’orientation du second champ magnétique. C’est donc dire que les premier et second champs magnétiques sont inversés de part et d’autre de la décharge partielle. Cette différence dans l’orientation des premier et second champs magnétiques 100, 102 tient à la direction opposée du courant de part et d’autre de la décharge partielle.

Généralement décrit, et en référence aux Figures 1 et 2, l’appareil 20 comprend un premier capteur 22, un second capteur 24, un module d’acquisition 26, un processeur 28 et un module d’alarme 30.

Le premier capteur 22 et le second capteur 24 ont chacun une plage d’opération allant de 0 à 30 Mégahertz. Dans certains modes de réalisation, la plage d’opération est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz. Dans la présente description, l’expression « plage d’opération » est utilisée pour dénoter la bande passante des capteurs, soit l’intervalle de fréquences dans lequel l’affaiblissement du signal est inférieur à une valeur spécifiée ou standard. Dans certains modes de réalisation, les deux capteurs 22, 24 sont des capteurs 22, 24 de champ magnétique de type antenne de courant. Alternativement, les capteurs 22, 24 peuvent être de type semi-conducteur ou encore être à base de ferrite ou de tout autre matériau ayant des caractéristiques compatibles avec la plage de fréquences introduites ci-haut.

Le premier capteur 22 est configuré pour détecter le premier champ magnétique 100 et produire un premier signal représentatif du premier champ magnétique, et le second capteur 24 étant configuré pour détecter le second champ magnétique 102 et produire un second signal représentatif du second champ magnétique. Ainsi, en utilisation, chacun des deux capteurs 22, 24 détecte un champ magnétique respectif (/. e. , un des deux champs magnétiques) et produit un signal correspondant, représentatif du champ magnétique détecté. En utilisation, les premier et second capteurs 22, 24 peuvent détecter le sens du courant le long d’un câble, d’une jonction, à l’entrée ou à la sortie de tout élément d’un réseau électrique.

Le module d’acquisition 26 est connecté de manière opérative au premier capteur 22 et au second capteur 24. Dans la présente description, les expressions « connecté de manière opérative », « connecté », « couplé », ainsi que leurs variantes et dérivés, désignent toute connexion ou tout couplage, direct ou indirect, entre deux ou plusieurs éléments. La connexion ou le couplage entre ces éléments peut être mécanique, physique, optique, opérationnel, électrique, sans fil ou une combinaison de ceux-ci. Le module d’acquisition 26 est configuré pour recevoir et enregistrer les deux signaux (/.e., le premier signal et le deuxième signal). En utilisation, après acquisition, les deux signaux sont traités de façon à distinguer si la décharge partielle est localisée entre les deux capteurs 22, 24 (e.g., au centre des deux capteurs 22, 24) ou non. Dans l’exemple de la Figure 1 , un circuit d’amplification 36 est disposé entre les capteurs 22, 24 et le module d’acquisition. Ce circuit sera décrit plus en détail ci-après.

Dans certains modes de réalisation, le module d’acquisition 26 est configuré pour convertir les premier et second signaux du domaine analogique au domaine numérique, de manière à produire un premier signal numérique et un second signal numérique. Dans certains exemples non limitatifs, le module d’acquisition 26 inclut une carte électronique 27, par exemple de type Arduino, telle que celle illustrée à la Figure 3. Ce type de carte électronique inclut un microcontrôleur.

Suite à l’acquisition, les premier et second signaux peuvent être affichés sur un écran, tel qu’il le sera ultérieurement décrit. Un graphique de la tension, mesurée à l’aide d’un capteur capacitif, en fonction du temps, pour une décharge partielle donnée, est illustré à la Figure 6B. Plus particulièrement, cette mesure, illustrant une variation de la tension en fonction du temps, a été effectuée avec une sonde à effet capacitif et mesurée sur un oscilloscope. La fonction de transfert de ce type de mesure est substantiellement plane sur une relativement large bande. Puisque le courant a la même forme d’onde que la tension dans le cas d’une ligne de transmission, le spectre de fréquence du courant peut être obtenu à partir du spectre de la tension. Un exemple de spectre de fréquence est illustré à la Figure 7. L’analyse du spectre de fréquence montre une étendue fréquentielle de 1 à 100 mégahertz. Sur le graphique de la Figure 7, il est illustré que des relativement basses fréquences peuvent être utilisées dans le cadre de la détection de décharge partielle, comme indiqué par la présence de « pics » à différentes fréquences (voir, par exemple, les pics présents à 3,75 MHz, 1 1 ,25 MHz, 17,5 MHz, 20 MHz et 30 MHz). Il est entendu que l’expression « relativement basses fréquences » inclut notamment la fenêtre de fréquences précédemment décrite, à savoir une fréquence allant de 0 à 30 Mégahertz. La sélection d’une relativement basse fréquence permet l’obtention de mesures relativement précises, tout en étant compatible avec une relativement basse fréquence d’échantillonnage, comme par exemple et sans être limitatif, environ 180 ou 200 Méga échantillons par seconde. Plus particulièrement, la Figure 7 illustre aussi qu’il est possible de caractériser une décharge partielle en se basant sur une harmonique de basse fréquence de la décharge partielle. En somme, l’appareil 20 permet de détecter, localiser et caractériser une décharge partielle en utilisant des capteurs 22, 24 centrés à une relativement basse fréquence. Ces capteurs 22, 24 permettent notamment une comptabilité avec des composantes et des montages électroniques moins coûteux et aussi une miniaturisation de l’appareil 20. La réduction de la taille de l’appareil 20 se traduit notamment par une plus grande portabilité de ce dernier, en opposition aux systèmes connus qui nécessitent parfois des équipements substantiellement encombrants et difficiles à miniaturiser. En effet, certains appareils doivent être, par exemple, connectés à des systèmes de traitement nécessitant d’être déplacés par un véhicule industriel (e.g., un camion). Toujours en référence à la Figure 1 , dans certains modes de réalisations, le module d’acquisition 26 comprend une première mémoire tampon circulaire 32 et une seconde mémoire tampon circulaire 34, la première mémoire tampon circulaire 32 étant configurée pour continuellement acquérir le premier signal numérique; et la seconde mémoire tampon circulaire 34 est configurée pour continuellement acquérir le second signal numérique.

Le module d’acquisition 26 possède certaines fonctionnalités permettant d’être au moins partiellement autonome. Par exemple, le module d’acquisition 26 peut comprendre un microcontrôleur gérant certaines opérations et peut permettre d’identifier une situation dans laquelle l’une et/ou l’autre des première et seconde mémoires circulaires 32,34 seraient pleines.

L’appareil 20 peut de plus comprendre un circuit d’amplification 36 connecté de manière opérative au premier capteur 22, au second capteur 24 et au module d’acquisition 26. Dans certains modes de réalisation, le circuit d’amplification 36 est placé en amont du module d’acquisition 26 et comprend deux canaux 37A, 37B, chacun étant connecté de manière opérative à un capteur 22, 24 correspondant. Dans certains exemples, le premier canal 37A est configuré pour recevoir et amplifier le premier signal et le second canal 37B est configuré pour recevoir et amplifier le second signal. Dans ces exemples, chacun des premier canal 37A et deuxième canal 37B comporte un amplificateur. Les amplificateurs sont configurés pour amplifier les premier et second signaux en provenance des premier et second capteurs 24. Dans certains exemples non limitatifs, le gain des amplificateurs est contrôlé par le processeur 28, faisant partie par exemple partie d’un microordinateur, et le gain est programmable de 20 V/V à 640 V/V en 5 étages d’échelle.

En référence à la Figure 1 , le module d’acquisition 26 comprend un des convertisseurs analogiques-numériques associés à chacun des canaux 37A, B. Dans d’autres modes de réalisation, chacun des canaux 37A, 37B peuvent comprendre chacun un convertisseur analogique-numérique. Chacun des convertisseurs analogique-numérique a pour fonction de numériser les premier et second signaux (provenant sous forme analogique, i.e., une variation de la tension) en signaux numériques. La numérisation permet notamment d’obtenir une liste numérique de tension reproduisant de manière suffisamment représentative les premier et second signaux associés à la décharge partielle. Les convertisseurs analogique-numériques peuvent avoir, par exemple et sans être limitatif, une fréquence d’échantillonnage de 180 ou 200 Méga échantillons par seconde.

Dans certains modes de réalisation, l’appareil 20 comprend de plus un circuit de gâchette 38 connecté de manière opérative au module d’acquisition 26. Optionnellement, le circuit de gâchette 38 pourrait aussi être connecté de manière opérative au processeur 28. Le circuit de gâchette 38 est configuré pour détecter un des premiers et second signaux après leur amplification, générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et, autrement, demeurer en état de veille, et envoyer le signal déclencheur au module d’acquisition 26. Optionnellement, le signal déclencheur pourrait aussi être envoyé aux première et seconde mémoires tampon circulaires 32, 34. En utilisation, le circuit de gâchette 38 détecte le niveau de tension provenant des amplificateurs. Le circuit de gâchette 38 peut être ajusté par le biais d’une commande venant du processeur 28.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de tension (en V). Par exemple, et sans être limitatif, la valeur de tension peut être comprise entre 1 mV et 100 mV. Alternativement, la valeur seuil peut aussi être une valeur de courant (en A). Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est ajustable. Par exemple, l’utilisateur de l’appareil 20 pourrait lui-même déterminer la valeur seuil à laquelle le signal déclencheur doit être envoyé. Dans un autre exemple, la valeur seuil pourrait être automatiquement ajustable, c’est-à-dire que celle-ci pourrait être ajustée suite à une mesure effectuée par les deux capteurs 22, 24, par exemple par le biais d’une boucle de rétroaction. Une telle boucle de rétroaction pourrait, par exemple et sans être limitatif, surveiller en temps réel un niveau de tension ou de courant détecté par les deux capteurs 22, 24, et être configurée pour ajuster la valeur seuil en conséquence.

En utilisation, suite à la réception du signal déclencheur, la première mémoire tampon circulaire 32 enregistre des premières données représentatives du premier signal numérique et envoie les premières données au processeur 28 pour traitement et la seconde mémoire tampon circulaire 34 enregistre des secondes données représentatives du second signal numérique et envoie les secondes données au processeur 28 pour traitement. L’enregistrement des premières et secondes données peuvent être faites de manière successive, quasi-simultanée ou simultanée. En utilisation, le module d’acquisition 26 peut vérifier que la première mémoire tampon circulaire 32 et la seconde mémoire tampon circulaire 34 contiennent chacune des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement avant l’enregistrement des premières et secondes données. Le processeur 28 peut aussi envoyer des instructions de redémarrage au module d’acquisition 26 pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire 32 et la seconde mémoire tampon circulaire 34 après l’enregistrement des données.

Il est à noter que les données pré-déclenchement et les données post déclenchement peuvent généralement être utiles pour mieux caractériser ou identifier d’une manière plus adéquate les décharges partielles, par exemple en permettant de faire une meilleure surveillance du signal résultant. Par exemple, l’utilisation des données pré-déclenchement et post-déclenchement peut permettre de distinguer plus efficacement le signal représentatif d’une décharge partielle du bruit, par exemple en caractérisant plus précisément le moment auquel débute l’impulsion de la décharge partielle.

Le processeur 28 est connecté de manière opérative au module d’acquisition 26, le processeur 28 étant configuré pour traiter les premier et second signaux de manière à obtenir un signal résultant, pour émettre des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative de décharge partielle et demeurer en état de veille autrement. Dans certains exemples non limitatifs, le processeur 28 peut faire partie d’un microordinateur ou nanoordinateur de type Raspberry Pi.

Dans certains modes de réalisation, le processeur 28 permet d’accomplir une ou plusieurs des fonctions suivantes, dont certaines seront décrites de manière plus détaillée plus loin dans la description : communiquer avec le convertisseur pour recevoir les signaux sous forme numérique, communiquer avec le circuit de gâchette 38 pour imposer un niveau de déclenchement, contrôler le gain des amplificateurs, contrôler l’alimentation des différentes composantes de l’appareil 20, afficher des résultats, fournir une interface, entreposer des données et faire un traitement sur les données récoltées de manière à identifier, localiser et caractériser une décharge partielle.

Le signal résultant peut généralement être obtenu en effectuant un traitement algorithmique des premières et secondes données. Dans certains modes de réalisation, le traitement algorithmique comprend effectuer un produit des premières données et des secondes données. Dans certains exemples non limitatifs, le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel.

Le module d’alarme 30 est connecté de manière opérative au processeur 28. Le module d’alarme 30 est configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur 28 et produire une alarme suite à la réception de celles-ci. Dans certains modes de réalisation, le module d’alarme 30 est configuré pour recevoir les instructions d’alarme du processeur 28 et produire l’alarme en temps réel, lorsqu’une décharge partielle est détectée. Le module d’alarme 30 peut comprendre un avertisseur lumineux 46 et/ou un avertisseur sonore 46.

Dans certains modes de réalisation, et en référence aux Figures 4, 5 et 5A-C, l’appareil 20 comprend de plus un boîtier 40 pour recevoir et contenir le module d’acquisition 26, le processeur 28 et le module d’alarme 30. Le boîtier 40 peut aussi recevoir le circuit de gâchette 38 et le circuit d’amplification 36. Le boîtier 40 est préférablement dimensionné de sorte que l’appareil 20 soit portable. Comme illustré aux Figures 5 et 5A-C, le boîtier 40 peut contenir différentes sections (indiquées par le numéro 41 , chacune des sections étant numérotées 41’, 41” et ainsi de suite). Alternativement, le boîtier 40 pourrait être fait d’une seule section (mode de réalisation non illustré). Sur ces Figures est aussi illustrée un étage de conversion 39, positionnée au-dessus du circuit de gâchette.

Dans certains exemples non limitatifs, tel que celui illustré aux Figures 5 et 5A-C les différentes composantes de l’appareil 20 (dont certaines sont illustrées à la Figure 4) peuvent être superposées, c’est-à-dire empilées les unes sur les autres. Dans cet exemple, les différents circuits sont verticalement empilés. Cette configuration des différentes composantes permet une organisation plus compacte de l’appareil 20 et de ses éléments.

Dans certains exemples, comme celui illustré aux Figures 5 et 5A-C, l’appareil 20 comprend de plus un module d’alimentation 44, lequel peut être monté au sein du boîter 40. Dans certains modes de réalisation, le module d’alimentation 44 comprend une ou plusieurs pile(s) et/ou batterie(s). Ces modes de réalisation permettent, notamment, une plus grande ou une meilleure portabilité de l’appareil 20. Par exemple, le module d’alimentation 44 peut recevoir la puissance d’un ensemble de batteries et ainsi alimenter l’ensemble des circuits. Des niveaux de tension de 5 V et 3.3 V peuvent être fournis. Le module d’alimentation 44 est configuré de manière à permettre la recharge des batteries. Le module d’alimentation 44 peut aussi permettre, par le contrôle du processeur 28, d’alimenter ou de dé-alimenter les différents éléments de l’appareil 20. Le module d’alimentation 44 peut comporter des temporisations d’arrêt et de mise en marche du processeur 28.

L’appareil 20 peut optionnellement comprendre un module d’affichage 42. Sur la Figure 5, le module d’affichage 42 est empilé au-dessus des autres étages de l’appareil 20 et donc en surface du boîter 40, de manière à être visible par un utilisateur. Le module d’affichage 42 est généralement configuré pour afficher le signal résultant en temps réel. Le module d’affichage 42 peut notamment comprendre un écran permettant, par exemple et sans être limitatif, à un utilisateur de visualiser le signal ou différentes caractéristiques de ce dernier, permettant ainsi de faciliter la localisation, l’identification et la caractérisation de l’une décharge partielle. Dans le contexte de la présente description, le terme « écran » (parfois dénommé « moniteur ») réfère à un périphérique de sortie permettant la communication visuelle avec l’utilisateur. Ainsi, l’écran pourrait être utile pour informer l’utilisateur de toute information pertinente à la détection de décharge partielle.

Dans certains modes de réalisations, l’écran peut être positionné sur le dessus des différents circuits contenus dans l’appareil 20. Ainsi, l’écran est superposé sur l’un ou l’autre des composantes de l’appareil 20 de manière à être visible par un utilisateur.

En référence aux Figures 4A-G, un mode d’utilisation de l’appareil 20 sera maintenant décrit. À la Figure 4A, l’appareillage 10 sous test (e.g., un câble) produit au moins une décharge partielle. Comme discuté plus tôt, ces décharges partielles produisent deux champs magnétiques ayant une chacun une direction opposée de chaque côté de celle-ci. À la Figure 4B, les deux champs magnétiques sont détectés par deux capteurs 22, 24 (e.g., des antennes de courant) adaptés à la mesure des décharges partielles opérant, par exemple, à la fréquence de 18 Mégahertz. À la Figure 4C, deux amplificateurs de faible bruit amplifient les deux signaux en provenance des capteurs 22, 24. À la Figure 4D, un circuit de gâchette 38 va détecter les impulsions provenant d’un des canaux 37A,B amplificateurs. Le circuit de gâchette est configuré pour envoyer un signal au module d’acquisition 26 l’informant qu’un signal est arrivé sur l’un des canaux 37A,B. À la Figure 4E, le module d’acquisition 26, et plus particulièrement les mémoires 32, 34, garde en mémoire les signaux préalablement reçus en continu. Plus particulièrement, les signaux ne sont gardés en mémoire que suite à la réception du signal produit par le circuit de gâchette 38. À la Figure 4F, le processeur 28 interroge en continu le module d’acquisition 26, et envoie des instructions au circuit de gâchette 38 ( e.g ., arrêter l’acquisition en continu, enregistre les signaux reçus et envoyer le contenu des mémoires 32, 34 du module d’acquisition 26 vers le processeur 28). À la Figure 4G, les résultats des mesures et du traitement des signaux sont affichés.

Avantageusement, l’appareil 20 décrit ci-haut permet de détecter, localiser et caractériser une décharge partielle en utilisant des capteurs 22, 24 centrés à une relativement basse fréquence. Ces capteurs 22, 24 sont notamment compatibles avec des composantes et des montages électroniques moins coûteux et relativement plus simples et moins gourmands en énergie que ceux généralement connus dans l’art antérieur. De plus, l’appareil 20 décrit ci-haut est portatif, ce qui pourrait contribuer à faciliter son utilisation, en plus de pouvoir permettre un affichage des résultats de la caractérisation.

Méthode pour détecter une décharge partielle

Une méthode pour détecter une décharge partielle se produisant à un site de décharge dans un équipement ou un accessoire électrique sera maintenant décrite, dont un mode de réalisation est illustré au schéma fourni à la Figure 14. Il est entendu que la méthode 14 pourrait être implémentée, par exemple, en utilisant les modes de réalisation non limitatifs de l’appareil qui ont été précédemment présentés.

Similairement à ce qui a été précédemment décrit, la décharge partielle produit une onde de courant, laquelle est associée à deux champs magnétiques (un premier champ magnétique localisé d’un premier côté du site de décharge et à un second champ magnétique localisé d’un second côté du site de décharge, les deux côtés étant situés de part et d’autre du site de décharge).

Généralement décrite, et en référence à la Figure 14, la méthode 14 comprend une étape 140 de détecter le premier champ magnétique et le second champ magnétique avec un premier capteur et un second capteur. Les deux capteurs sont similaires à ceux qui ont été préalablement décrits. Dans certains exemples, les deux capteurs ont chacun une plage d’opération allant de 0 à 30 Mégahertz. Dans certains modes de réalisation, la plage d’opération est comprise entre 5 et 30 Mégahertz, préférablement comprise entre 14 et 20 Mégahertz et encore plus préférablement centrée autour de 18 Mégahertz. La méthode comprend aussi une étape 142 de générer un premier signal représentatif du premier champ magnétique et un second signal représentatif du second champ magnétique, suivie d’une étape 144 d’acquisition du premier signal et du second signal. Suite à l’acquisition du premier et du second signal, la méthode comprend une étape de produire un signal résultant en effectuant un traitement du premier signal et du second signal avec un processeur. Le processeur, similaire à ceux illustrés par modes de réalisation non limitatifs qui ont été préalablement décrits, est configuré pour émettre 146 des instructions d’alarme si le signal résultant présente une propriété représentative d’une détection de la décharge partielle et demeurer 148 en état de veille autrement. Dans les cas où des instructions d’alarme sont émises, la méthode comprend en plus une étape 148 de produire une alarme suite à l’émission des instructions d’alarme.

Dans certains modes de réalisations, la méthode est telle que la plage d’opération des capteurs est centrée autour de 18 Mégahertz.

La méthode peut aussi inclure une étape de conversion. Par exemple, la méthode peut inclure convertir le premier signal et le second signal du domaine analogique au domaine numérique et ensuite produire un premier signal numérique et un second signal numérique. Dans ces exemples, il est entendu que le premier signal et le deuxième signal acquis lors de l’étape d’acquisition sont analogiques avant d’être convertis au domaine numérique en utilisant, par exemple et sans être limitatif, un convertisseur analogique-numérique ou tout autre composante et/ou montage électronique permettant de traduire un signal analogique en un signal numérique.

Dans certains modes de réalisations, la méthode peut comprendre, après la conversion du premier et du second signal du domaine analogique au domaine numérique, une étape d’acquisition. L’étape d’acquisition est généralement conduite en opérant le module d’acquisition décrit plus haut. Plus particulièrement, dans ces modes de réalisations, la méthode inclut une étape d’acquérir le premier signal numérique avec une première mémoire tampon circulaire et une étape d’acquérir le second signal numérique avec une seconde mémoire tampon circulaire. Il est à noter que ces étapes peuvent être faites de manière simultanée, quasi-simultanée, séquentielle ou en alternance. Dans certains exemples non limitatifs, cette étape est effectuée à une fréquence d’échantillonnage d’environ 200 méga échantillons par seconde. Dans une implémentation, la fréquence d’échantillonnage pourrait être de 180 méga échantillons par seconde.

Dans certains modes de réalisations, le premier signal numérique et le second signal numérique sont acquis de manière continue.

Dans certains exemples, la méthode peut comprendre une étape d’amplification, c’est-à-dire une étape d’amplifier le premier signal et le second signal. Cette étape est généralement effectuée avant la conversion et l’acquisition du premier signal numérique et du second signal numérique, par exemple en utilisant des amplificateurs ou des montages électroniques permettant d’augmenter une propriété du signal étant amplifié. Par exemple, dans certaines réalisations, la tension, l’intensité ou la puissance du premier et/ou du second signal pourrait être amplifiée avant les étapes de conversion et d’acquisition. Cette étape est généralement utile pour permettre d’élever le premier et/ou second signal de manière à ce que ceux-ci soient plus facilement exploitables, c’est-à-dire afin d’en faciliter l’étape de traitement ultérieure.

Dans certains exemples, la méthode comprend détecter un des premier et second signaux après leur amplification, générer un signal déclencheur si une valeur seuil est atteinte et demeurer en état de veille autrement et envoyer le signal déclencheur aux première mémoire tampon circulaire et seconde mémoire tampon circulaire. Dans ces exemples, à la réception du signal déclencheur, la méthode inclut aussi enregistrer des premières données représentatives du premier signal numérique avec la première mémoire tampon circulaire, enregistrer des secondes données représentatives du second signal numérique avec la seconde mémoire tampon circulaire et envoyer les premières données et les secondes données au processeur pour traitement. Dans certaines réalisations, la méthode inclut une étape de vérifier que la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire contiennent des données pré-déclenchement et des données post-déclenchement avant les étapes d’enregistrement des données. La méthode pourrait aussi inclure une étape d’envoyer des instructions de redémarrage au module d’acquisition pour recommencer l’enregistrement des données dans la première mémoire tampon circulaire et la seconde mémoire tampon circulaire après l’enregistrement des données.

Dans certains modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de tension (en V). Dans certains exemples non limitatifs, la valeur de tension est comprise entre 1 mV et 100 mV. Dans d’autres modes de réalisation, la valeur seuil est une valeur de courant. Il est entendu que la valeur seuil, qu’elle soit une valeur de tension ou une valeur de courant, pourrait être ajustable. Dans ces modes de réalisation, la méthode inclut une étape d’ajuster la valeur seuil. Cet ajustement est généralement accompagné d’une étape de prédétermination de la valeur seuil. La prédétermination pourrait être basée, par exemple et sans être limitatif, sur le niveau de bruit ambiant, l’intensité du signal associé à la décharge partielle ou d’autres facteurs influençant la détection, la localisation et la caractérisation d’une décharge partielle.

La méthode inclut aussi l’étape d’effectuer un traitement algorithmique sur les premières données et les secondes données récoltées suite à l’acquisition. Par exemples, dans certains modes de réalisation, le traitement algorithmique inclut d’effectuer un produit des premières données et des secondes données (/. e. , multiplier les premières données et les secondes données). Dans certaines implémentations, le traitement algorithmique est effectué de manière continue et en temps réel. Alternativement, le traitement algorithmique pourrait être effectué après un court délai ou en temps quasi-réel. Le résultat du traitement algorithmique est représentatif de la présence ou de l’absence d’une décharge partielle.

Les Figures 9A-E illustrent des graphiques représentatifs d’une séquence de mesure et de traitement algorithmique d’une décharge partielle, selon un mode de réalisation. Le signal associé à la présence d’une décharge partielle est illustrée à la Figure 9A. Lors d’une mesure, deux champs magnétiques (non illustrés sur les Figures 9A-D) sont détectés, produisant chacun un signal correspondant qui est acquis après son amplification. Les signaux acquis et amplifiés sont présentés aux Figures 9B et 9C, chacune illustrant un signal recueilli par un canal correspondant (/.e., 37A et 37B). Le processeur reçoit les deux signaux et effectue le produit des signaux. La Figure 9D illustre la superposition des signaux acquis et représentés aux Figures 9B et 9C. Dans l’exemple illustré, le processeur multiplie le signal d’un des deux canaux (e.g., celui présenté à la Figure 9B) avec le signal de l’autre des canaux (e.g., celui présenté à la Figure 9C. Le résultat du produit décrit ci-haut est représenté à la Figure 9E.

Les Figures 10 et 1 1 illustrent un exemple de deux capteurs 22,24 en utilisation le long d’un câble 10. Dans l’exemple illustré, la décharge partielle (dénotée par l’appellation « D.P. ») est localisée au centre du câble 10, et les deux capteurs 22, 24 sont positionnés de part et d’autre du centre du câble 10. À la Figure 10, un fil de masse 1 1 est connecté au câble 10. Dans l’exemple illustré, le résultat du produit des deux signaux sera négatif. La Figure 1 1 illustre le produit (tracé « produit ») des signaux C1 recueilli par le capteur 22 et C2 recueilli par le capteur 24.

Les Figures 12 et 13 illustrent un autre exemple de deux capteurs 22,24 en utilisation le long d’un câble 10. À la Figure 1 1 , un fil de masse 1 1 est connecté au câble 10. Dans l’exemple illustré, la décharge partielle (dénotée par l’appellation « D.P. ») est toujours localisée au centre du câble 10, mais les capteurs 22,24 sont positionnés près d’une des extrémités du câble 10, de manière à ce que la décharge partielle n’est pas localisée au centre des deux capteurs 22,24. Dans le cas illustré, les signaux recueillis par les premier et second capteurs 22, 24 sont en phase, et le résultat du produit des deux signaux sera positif. Il est à noter que, bien que les signaux soient en phase, leur amplitude pourrait être différente. La Figure 13 illustre le produit (tracé « produit ») des signaux C1 recueilli par le capteur 22 et C2 recueilli par le capteur 24

Dans certains modes de réalisation, les étapes de recevoir les instructions d’alarme du processeur et de produire l’alarme sont effectués en temps réel. Optionnellement, la méthode pourrait permettre d’afficher le signal résultant en temps réel. Cette étape pourrait être effectuée à l’aide d’un écran, tel que précédemment décrit.

En référence à la Figure 14, la méthode inclut aussi une étape d’émettre une alarme visuelle avec un avertisseur lumineux si le signal résultant présente une propriété représentative de la détection de la décharge partielle. La méthode peut aussi inclure une étape d’émettre une alarme sonore avec un avertisseur sonore. Il est a noté que l’alarme visuelle ou sonore pourrait être utilisée de manière individuelle ou conjointement.

Un exemple d’implémentation de la méthode est illustré aux Figures 9A-E. À la Figure 9A, une décharge partielle se produit dans un appareillage du réseau. Celle-ci produit une onde de courant comportant des harmoniques de 1 Mégahertz à 1 Gigahertz. Aux Figures 9B-C, une impulsion de 1 à 20 millivolts est détectée sous forme de signaux par des capteurs ( e.g des antennes de courant), chacun ayant une largeur de bande relativement étroite et centrée, par exemple et sans être limitatif, autour de 18 Mégahertz. Les signaux sont ensuite amplifiés pour pouvoir être convertis en valeurs numériques. À la Figure 9D, les signaux sont affichés pour pouvoir en faire une inspection visuelle afin de déterminer s’il s’agit d’une décharge partielle. À la Figure 9E, le produit des signaux est affiché pour mettre en évidence l’inversion des signaux et leur bonne synchronisation. Cette étape pourrait par exemple faciliter l’automatisation de la détection. Un traitement algorithmique approprié, tel que celui précédemment décrit, permet de détecter, localiser, interpréter et caractériser la décharge partielle.

Bien que plusieurs modes de réalisations préférés aient été décrits en détail ci- haut et illustré dans les dessins annexés, l’invention n’est pas limitée à ces seuls modes de réalisation. La personne versée dans l’art comprendra que les revendications ne doivent pas être limitées dans leur portée par les réalisations préférentielles illustrées dans les exemples présentés ci-dessus, mais doivent recevoir l’interprétation la plus large qui soit conforme à la description dans son ensemble.