Diagnosis of insulation faults in electric transmission lines : application to railway signaling cables
Diagnostic de défauts d'isolement dans des lignes de transmission électriques : application aux cables de signalisation SNCF
Résumé
This thesis work focuses on the detection of insulation faults in very long transmission lines. This is detecting soft defects related to the insulation between the conductors of a long cable which are represented by the leakage conductance parameter. Detect these faults, signs of a possible future short-circuit, is an important issue but requires a noninvasive method. For example, in the case of railway signaling cables, it is to develop a method of diagnosis of very low leakage conductances in signaling cables along railways compatible with the movement of trains. Be aware estimate from measurements in one point of the cable, strong resistance distributed over several hundred meters without disturbing the continuous frequency range to 40 kHz, reserved for service signals. Indeed, the signal cables from the train that interest us have an average length 1500 m and are used in the frequency band 0-40 kHz.We propose so a frequency method for estimating low defects to medium frequency in uniform transmission lines with losses. It is based on two main ideas : a detailed analysis of joint effects of dissipation and dispersion and a method of comparing two lines having the same characteristics and differing only leak conductance parameter. This method of comparison was widespread in the case of multiconductor lines by adopting a statistical approach.This thesis has brought new results : losses estimation formulas resulting from the detailed analysis of a share of joint effects of dissipation and dispersion and also the method of comparing two lines. Numerical simulations were made in both cases to validate the proposed frequency method. Experiments were performed to validate the statistical analysis in the case of multiconductor lines.
Ces travaux de thèse portent sur la détection de défauts d'isolement dans des lignes de transmission de grandes longueurs. Il s'agit de détecter des défauts non francs liés à l'isolant entre les conducteurs d'un câble de grande longueur qui sont représentés par le paramètre de conductance de fuite. Détecter ces défauts, signes d'un possible futur court-circuit, est un enjeu important mais nécessite une méthode non invasive. Par exemple, dans le cas des câbles de signalisation SNCF, il s'agit de développer une méthode de diagnostic de très faibles conductances de fuite dans les câbles de signalisation le long des voies ferrées compatible avec la circulation des trains. Il faut savoir estimer, à partir de mesures en un seul point du câble, de fortes résistances distribuées sur plusieurs centaines de mètres sans perturber la bande de fréquences du continu à 40 kHz, réservée aux signaux de service. En effet, les câbles de signalisation de la SNCF qui nous intéressent ont une longueur moyenne de 1500 m et sont utilisés dans la bande de fréquence 0-40 kHz. Nous proposons donc une méthode fréquentielle permettant d'estimer de faibles défauts à moyenne fréquence dans des lignes de transmission uniformes avec pertes. Elle repose sur deux idées principales : une analyse fine des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et une méthode de comparaison de deux lignes ayant les mêmes caractéristiques et ne différant que du paramètre de conductance de fuite. Cette méthode de comparaison a été généralisée dans le cas de lignes multiconducteurs en adoptant une démarche statistique.\\Cette thèse a apporté de nouveaux résultats : des formules d'estimation de pertes découlant de l'analyse fine d'une part des effets conjoints de la dissipation et de la dispersion et d'autre part de la méthode de comparaison de deux lignes. Des simulations numériques ont été faites dans les deux cas afin de valider la méthode fréquentielle proposée. Des expériences ont été réalisées afin de valider l'analyse statistique développée dans le cas de lignes multiconducteurs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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