CA3153911A1

CA3153911A1 - System for locating faults in an underground portion of a medium-voltage electrical network

Info

Publication number: CA3153911A1
Application number: CA3153911A
Authority: CA
Inventors: Francisc Zavoda; Luc Provencher; Frederic Gervais; Sebastien Leprohon
Original assignee: Hydro Quebec
Current assignee: Hydro Quebec
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-09-30
Also published as: WO2023184030A1

Abstract

Un système et une méthode de localisation d'un défaut entre des points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine d'un réseau électrique sont divulgués.
Des unités de détection sont respectivement disposées aux points de détection.
Les unités ont des capteurs pour capter une onde progressive de claquage propagée par un ou des câbles de la partie souterraine depuis le défaut vers chaque point de détection. Un circuit logique acquiert chaque signal capté et détermine un temps d'arrivée d'un front de l'onde progressive présent dans chaque signal selon un signal temporel synchronisé par GPS. Une unité de traitement calcule une distance entre une des unités de détection et le défaut en fonction des temps d'arrivées, une longueur connue de la partie souterraine entre les capteurs, et une vitesse de propagation connue de l'onde progressive dans chaque câble. La distance est affichée sur un afficheur. A system and method for locating a fault between points of detection upstream and downstream of an underground part of an electrical network are disclosed.
Detection units are respectively provided at the detection points.
THE
units have sensors to sense a propagated breakdown traveling wave by one or more cables of the underground part from the fault to each point of detection. A logic circuit acquires each captured signal and determines a time arrival of a front of the traveling wave present in each signal according to a signal time synchronized by GPS. A processing unit calculates a distance between one of the detection units and the fault according to arrival times, a known length of the underground part between the sensors, and a speed of known propagation of the traveling wave in each cable. The distance is displayed on a display.

Description

SYSTEME DE LOCALISATION D'UN DÉFAUT DANS UNE PARTIE SOUTERRAINE
D'UN RÉSEAU ÉLECTRIQUE MOYENNE TENSION
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention porte sur un système et une méthode de localisation d'un défaut dans une partie souterraine d'un réseau électrique moyenne tension, basés notamment sur une propagation d'ondes progressives résultant d'un claquage du défaut.
CONTEXTE
Certaines techniques sont déjà connues pour localiser un défaut dans une partie souterraine d'un réseau électrique. Une des techniques les plus connues et couramment utilisées nécessite que la partie souterraine soit hors service. La technique implique une méthode d'échométrie basse tension qui sert à
déterminer la longueur totale d'un câble, l'emplacement des défauts à très basse résistance, l'emplacement des coupures de câble, et l'emplacement des joints le long du câble.
Un échomètre est utilisé en association avec un générateur d'ondes de choc sur des câbles moyenne ou haute tension d'une longueur de 0 à 65 km. Le générateur d'impulsion envoie une impulsion permettant de faire claquer le défaut dans le câble défectueux. Durant le claquage, l'endroit du défaut devient court-circuité par l'arc.
C'est à ce moment que le réflectomètre envoie une impulsion à basse tension (160V
maximum) qui parcourt le câble et est réfléchie négativement à l'endroit du défaut, pour ensuite déduire la distance du défaut par rapport à l'échomètre. La technique n'est cependant pas pratique pour des lignes avec embranchements. De plus, des claquages répétitifs avec cette technique sont susceptibles d'abîmer les câbles et accessoires soumis aux essais de claquage.
Une autre technique consiste à utiliser une méthode acoustique pour localiser l'emplacement de défauts hautement résistifs et intermittents/éclateurs dans des câbles souterrains. Un générateur de surtension (SSG) utilisé en mode pulsé
répétitif Date Reçue/Date Received 2022-03-31 libère des impulsions à haute énergie. Une telle impulsion de tension voyage le long du câble et produit un claquage au point du défaut. Cela provoque un signal acoustique élevé qui est audible localement. L'intensité du signal acoustique varie en fonction de l'énergie de l'impulsion. Ce bruit est détecté à la surface du sol au moyen d'un microphone, un récepteur et un casque. Plus la distance entre le défaut et le microphone est courte, plus l'amplitude du bruit du claquage est élevée. Au point du défaut, le niveau de bruit du claquage est le plus élevé et peut être détecté
facilement. Cependant, cette technique est également néfaste pour les câbles et accessoires et est susceptible de réduire leur durée de vie. Aussi, la propagation du son est moins homogène pour un câble dans un conduit.
Il existe d'autres techniques lorsque la partie souterraine est en service.
Par exemple, une des méthodes connues calcule une impédance entre un point de mesure de tension et de courant et un point où se situe le défaut. Cette technique de localisation est toutefois moins précise et plus adaptée à une ligne de transport qui a une configuration beaucoup plus simple qu'un réseau souterrain.
SOMMAIRE
Un objet de la présente invention est de proposer un système et une méthode de localisation d'un défaut dans une partie souterraine d'un réseau électrique moyenne tension qui procurent une précision et une robustesse de résolution accrues pour la localisation du défaut sans effets dommageables des câbles et des équipements du réseau électrique dans la partie souterraine.
Un objet subsidiaire de la présente invention est de proposer un tel système et une telle méthode qui peuvent fournir une localisation du défaut et possiblement un diagnostic du défaut même si la partie souterraine comporte des embranchements. SYSTEM FOR LOCALIZING A FAULT IN AN UNDERGROUND PART
OF A MEDIUM VOLTAGE ELECTRIC NETWORK
FIELD OF THE INVENTION
A system and method for locating a fault is disclosed.
in underground part of a medium voltage electrical network, based in particular on a propagation of traveling waves resulting from fault breakdown.
CONTEXT
Certain techniques are already known for locating a fault in a part underground of an electrical network. One of the best known techniques and commonly used requires that the underground part be out of service. There technique involves a low-voltage echometry method that is used to determine the total length of a cable, the location of very low resistance faults, the location of cable breaks, and the location of joints along the cable.
An echometer is used in combination with a shock wave generator on of the medium or high voltage cables with a length of 0 to 65 km. The generator impulse sends a pulse allowing the fault to snap in the cable defective. During breakdown, the fault location becomes short-circuited by the bow.
This is when the reflectometer sends a low voltage pulse (160V
maximum) which travels the cable and is negatively reflected at the location of the default, to then deduce the distance of the defect from the echometer. There technical is however not practical for lines with branches. In addition, repetitive breakdowns with this technique are likely to damage the cables and accessories subject to breakdown tests.
Another technique is to use an acoustic method to locate the location of highly resistive and intermittent faults/gaps in of the underground cables. A surge generator (SSG) used in pulsed mode repetitive Date Received/Date Received 2022-03-31 releases high energy pulses. Such a voltage pulse travels along of the cable and produces a breakdown at the fault point. This causes a signal high acoustic which is audible locally. The intensity of the acoustic signal varies in function of the energy of the pulse. This noise is detected on the surface of the ground thanks to a microphone, a receiver and a headset. The greater the distance between the fault and the microphone is shorter, the higher the amplitude of the breakdown noise. At point of fault, the breakdown noise level is the highest and can be detected easily. However, this technique is also harmful to cables And accessories and may shorten their lifespan. Also, the spread of its sound is less homogeneous for a cable in a conduit.
There are other techniques when the underground part is in service.
For example, one of the known methods calculates an impedance between a measurement point of voltage and current and a point where the fault is located. This technique of location is however less precise and more adapted to a transport line which has a much simpler configuration than an underground network.
SUMMARY
An object of the present invention is to propose a system and a method of location of a fault in an underground part of an electrical network average voltage that provides increased resolution accuracy and robustness for the fault location without damaging effects of cables and equipment of electrical network in the underground part.
A subsidiary object of the present invention is to provide such a system and an such method which can provide a location of the fault and possibly A
diagnosis of the fault even if the underground part has branches.

- 2 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 Un autre objet subsidiaire de la présente invention est de proposer un tel système et une telle méthode qui peuvent fournir une localisation du défaut que ce soit lorsque la partie souterraine est hors service ou en service.
Un autre objet subsidiaire de la présente invention est de proposer un tel système et une telle méthode qui se concentrent sur un front d'onde initial d'un claquage de défaut original en mode en service, ou amorcé par essai diélectrique en mode hors service, sans besoins d'analyses de forme d'onde ou de mesure de réflexions d'ondes de n'importe quelque nature pour localiser le défaut.
Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un système de localisation d'un défaut entre des points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine d'un réseau électrique moyenne tension, le système comprenant:
des unités de détection respectivement disposées aux points de détection, chaque unité de détection ayant:
par câble de phase de la partie souterraine, un capteur se couplant au câble de phase pour capter une onde progressive de claquage propagée par le câble de phase depuis le défaut vers le point de détection où est disposé
l'unité de détection, le capteur ayant une sortie produisant un signal quantifiant l'onde progressive de claquage capté;
un récepteur GPS ayant une sortie pour produire un signal de synchronisation temporel;
une horloge connectée au récepteur GPS, l'horloge ayant une sortie pour produire un signal temporel synchronisé sur le signal de synchronisation temporel du récepteur GPS;
un étage de conditionnement connecté à chaque capteur de l'unité de détection pour conditionner le signal produit par le capteur de manière à
produire un signal compatible pour un traitement numérique;
un circuit logique connecté à l'horloge et à l'étage de conditionnement, le circuit logique étant configuré pour acquérir chaque signal compatible produit par l'étage de conditionnement et déterminer un temps d'arrivée d'un - 2 -Date Received/Date Received 2022-03-31 Another subsidiary object of the present invention is to propose such system and such a method which can provide a location of the fault whatsoever when the underground part is out of service or in service.
Another subsidiary object of the present invention is to propose such system and such a method which focuses on an initial wavefront of a breakdown of original fault in service mode, or initiated by dielectric test in service mode out service, without the need for waveform analysis or reflection measurement waves of any nature to locate the fault.
According to one aspect of the present invention, there is provided a system of location of a fault between detection points upstream and downstream of a part underground of a medium voltage electrical network, the system comprising:
detection units respectively arranged at the detection points, each detection unit having:
by phase cable from the underground part, a sensor coupling to the phase cable to capture a progressive breakdown wave propagated by the phase cable from the fault to the detection point where is arranged the detection unit, the sensor having an output producing a signal quantifier the captured breakdown traveling wave;
a GPS receiver having an output for producing a signal time synchronization;
a clock connected to the GPS receiver, the clock having an output to produce a time signal synchronized to the synchronization signal time of the GPS receiver;
a conditioning stage connected to each sensor of the processing unit detection to condition the signal produced by the sensor so as to produce a compatible signal for digital processing;
a logic circuit connected to the clock and to the conditioning stage, the logic circuit being configured to acquire each compatible signal produced by the conditioning stage and determine an arrival time of a

- 3 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 front de l'onde progressive de claquage présent dans chaque signal compatible selon le signal temporel synchronisé reçu de l'horloge; et un modem pour transmettre le temps d'arrivée déterminé par le circuit logique;
une unité de traitement en communication avec le modem de chaque unité de détection, l'unité de traitement étant configuré pour calculer une distance entre une des unités de détection et le défaut en fonction des temps d'arrivées des fronts d'onde progressive de claquage transmis par les unités de détection, une longueur connue de la partie souterraine entre les capteurs des unités de détection, et une vitesse de propagation connue de l'onde progressive de claquage dans chaque câble de phase; et un afficheur en communication avec l'unité de traitement, l'afficheur étant configuré pour afficher la distance calculée par l'unité de traitement.
Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé une méthode de localisation d'un défaut entre des points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine d'un réseau électrique moyenne tension, la méthode comprenant les étapes suivantes:
(i) par câble de phase de la partie souterraine, coupler des capteurs aux points de détection respectifs de chaque câble de phase;
(ii) capter, avec les capteurs, des ondes progressives de claquage propagées par chaque câble de phase de la partie souterraine depuis le défaut vers les points de détection respectifs de la partie souterraine et produire des signaux quantifiant les ondes progressives de claquage captées;
(iii) conditionner chaque signal produit à l'étape (ii) de manière à produire un signal compatible pour un traitement numérique;
(iv) acquérir, par un circuit logique, chaque signal compatible produit à
l'étape (iii) et déterminer un temps d'arrivée d'un front de l'onde progressive de claquage présent dans chaque signal compatible selon un signal d'horloge synchronisé
sur un signal de synchronisation temporel fourni par GPS; - 3 -Date Received/Date Received 2022-03-31 breakdown traveling wave front present in each signal compatible according to the synchronized time signal received from the clock; And a modem to transmit the arrival time determined by the circuit logic;
a processing unit in communication with the modem of each processing unit detection, the processing unit being configured to calculate a distance between a detection units and the fault according to the arrival times of the foreheads breakdown traveling wave transmitted by the detection units, a length known from the underground part between the sensors of the detection units, and a known propagation speed of the progressive breakdown wave in each cable phase; And a display in communication with the processing unit, the display being configured to display the distance calculated by the processing unit.
According to another aspect of the present invention, there is proposed a method of locating a fault between upstream and downstream detection points from one part underground of a medium voltage electrical network, the method comprising the following steps:
(i) by phase cable from the underground part, couple sensors to the points respective detection of each phase cable;
(ii) capture, with the sensors, propagated progressive breakdown waves by each phase cable of the underground part from the fault towards the points of respective detection of the underground part and produce signals quantifying the traveling breakdown waves captured;
(iii) conditioning each signal produced in step (ii) so as to produce A
compatible signal for digital processing;
(iv) acquire, by a logic circuit, each compatible signal produced at the step (iii) and determine an arrival time of a front of the traveling wave of breakdown present in each compatible signal according to a synchronized clock signal on a time synchronization signal provided by GPS;

- 4 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 (y) transmettre, par modem, le temps d'arrivée du front de l'onde progressive de claquage associé à chaque point de détection déterminé à l'étape (iv);
(vi) recevoir, par une unité de traitement avec modem située à distance des capteurs, les temps d'arrivées transmis à l'étape (y) et calculer, par l'unité
de traitement, une distance entre un des capteurs et le défaut en fonction des temps d'arrivées des fronts des ondes progressives de claquage, une longueur connue de la partie souterraine entre les capteurs, et une vitesse de propagation connue des ondes progressives de claquage dans chaque câble de phase; et (vii) afficher, sur un afficheur en communication avec l'unité de traitement, la distance calculée à l'étape (vi).
DESCRIPTION BREVE DES DESSINS
Une description détaillée des réalisations préférées de l'invention sera donnée ci-après en référence avec les dessins suivants:
Figure 1 est un diagramme schématique illustrant un système de localisation d'un défaut selon un mode de réalisation de l'invention.
Figure 2 est un diagramme schématique illustrant une propagation d'ondes progressives produites par un claquage dans un câble de phase entre deux points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine d'un réseau électrique.
Figure 3 est un diagramme schématique illustrant un étage de conditionnement d'une unité de détection selon un mode de réalisation de l'invention.
Figure 4 est un diagramme schématique illustrant un étage de conditionnement d'une unité de détection selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Figure 5 est un diagramme schématique illustrant un circuit anti-décharge d'une batterie alimentant une unité de détection selon un mode de réalisation de l'invention. - 4 -Date Received/Date Received 2022-03-31 (y) transmit, by modem, the arrival time of the traveling wave front breakdown associated with each detection point determined in step (iv);
(vi) receive, by a processing unit with modem located remotely from the sensors, the arrival times transmitted to step (y) and calculate, by the unit of processing, a distance between one of the sensors and the fault depending on the time of arrivals of the fronts of the progressive breakdown waves, a known length of the underground part between the sensors, and a known propagation speed of the breakdown traveling waves in each phase cable; And (vii) display, on a display in communication with the processing unit, there distance calculated in step (vi).
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A detailed description of the preferred embodiments of the invention will be given below after with reference to the following drawings:
Figure 1 is a schematic diagram illustrating a location system of a defect according to one embodiment of the invention.
Figure 2 is a schematic diagram illustrating wave propagation progressive produced by a breakdown in a phase cable between two points of detection upstream and downstream of an underground part of an electrical network.
Figure 3 is a schematic diagram illustrating a conditioning stage of a detection unit according to one embodiment of the invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating a conditioning stage of a detection unit according to another embodiment of the invention.
Figure 5 is a schematic diagram illustrating an anti-discharge circuit of a battery powering a detection unit according to one embodiment of the invention.

- 5 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 Figure 6 est un diagramme schématique illustrant un système de localisation d'un défaut entre des points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine d'un réseau électrique avec un embranchement, selon un mode de réalisation de .. l'invention.
Figure 7 est un diagramme schématique illustrant un capteur selon un mode de réalisation de l'invention.
Figure 8 est un diagramme schématique illustrant une interface utilisateur graphique d'un afficheur selon un mode de réalisation de l'invention.
Figure 9 est un diagramme schématique illustrant un FPGA selon un mode de réalisation de l'invention.
Figures 10A et 10B sont des diagrammes schématiques illustrant des circuits d'alimentation d'une unité de détection selon des modes de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
En référence à la Figure 1, un système de localisation d'un défaut entre deux points de détection en amont et en aval d'une partie souterraine 2 d'un réseau électrique selon un mode de réalisation de l'invention est illustré.
En référence à la Figure 2, le système de localisation selon l'invention exploite des ondes progressives 4, 6 (et transitoires) qui sont générées lors d'un claquage causé
par un défaut 8 et qui se propagent de part et d'autre du défaut 8 dans un câble de phase 10 vers des points de détection 12, 14 en amont et en aval du câble de phase 10. L'invention consiste en bref à détecter les ondes progressives 4, 6, sous forme de courant ou de tension, sur une plage de préférence de 30 Hz à 100 MHz aux points de détection 12, 14, et déterminer de manière très précise, par échantillonnage de - 5 -Date Received/Date Received 2022-03-31 Figure 6 is a schematic diagram illustrating a location system of a fault between detection points upstream and downstream of a part underground of a electrical network with a branch, according to one embodiment of .. the invention.
Figure 7 is a schematic diagram illustrating a sensor according to a mode of realization of the invention.
Figure 8 is a schematic diagram illustrating a user interface chart of a display according to one embodiment of the invention.
Figure 9 is a schematic diagram illustrating an FPGA according to a mode of realization of the invention.
Figures 10A and 10B are schematic diagrams illustrating circuits power supply of a detection unit according to embodiments of the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF FAVORITE ACHIEVEMENTS
With reference to Figure 1, a system for locating a fault between two points detection upstream and downstream of an underground part 2 of a network electric according to one embodiment of the invention is illustrated.
With reference to Figure 2, the location system according to the invention exploits traveling waves 4, 6 (and transients) which are generated during a breakdown cause by a defect 8 and which propagate on either side of the defect 8 in a cable phase 10 towards detection points 12, 14 upstream and downstream of the cable phase 10. The invention consists in brief of detecting the traveling waves 4, 6, under made of current or voltage, over a range preferably from 30 Hz to 100 MHz at points detection 12, 14, and determine very precisely, by sampling of

- 6 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 l'ordre des nanosecondes, des temps d'arrivées "TA" et "TB" des ondes 4, 6 aux points 12, 14 afin de calculer une distance "d' du défaut par rapport à un des points de détection 12, 14 (point 12 dans la Figure 2) en fonction d'une distance "D"
connue entre les points de détection 12, 14 et une vitesse de propagation "u" connue des ondes 4, 6 dans le câble de phase 10. Le calcul peut se faire par l'équation suivante:
d =D + = (TA -TB) Le calcul peut également se faire avec un rapport de distances, par exemple = 43% et d2 = 57% ou encore d1/d2 0.75.
En référence à nouveau à la Figure 1, le système de localisation comprend des unités de détection 16 respectivement disposées aux points de détection 12, 14, par exemple des extrémités opposées de la partie souterraine 2. Chaque unité de détection 16 a, par câble de phase de la partie souterraine 2, un capteur 18, ayant de préférence une plage de captage de 30 Hz à 100 MHz, se couplant au câble de phase pour capter l'onde progressive de claquage propagée par le câble de phase depuis le défaut vers le point de détection 12, 14 où est disposé l'unité de détection 16. Ainsi, chaque unité de détection 16 a un capteur 18 pour une ligne monophasée, deux capteurs 18 pour une ligne biphasée, et trois capteurs 18 pour une ligne triphasée. Chaque capteur 18 a une sortie 19 produisant un signal quantifiant l'onde progressive de claquage capté. Chaque unité de détection 16 est dotée d'un récepteur GPS 20 ayant une sortie 22 pour produire un signal de synchronisation temporel. Une horloge 24 est connectée au récepteur GPS 20. L'horloge a une sortie 26 pour produire un signal temporel synchronisé sur le signal de synchronisation temporel du récepteur GPS 20. Un étage de conditionnement 28 est connecté à
chaque capteur 18 de l'unité de détection 16 pour conditionner le signal produit par le capteur 18 de manière à produire un signal compatible pour un traitement numérique.
Un circuit logique 30 est connecté à l'horloge 24 et à l'étage de conditionnement 28.
Le circuit logique 30 est configuré pour acquérir chaque signal compatible produit par l'étage de conditionnement 28 et déterminer un temps d'arrivée d'un front de l'onde - 6 -Date Received/Date Received 2022-03-31 the order of nanoseconds, arrival times "TA" and "TB" of waves 4, 6 to points 12, 14 in order to calculate a distance "d' of the defect in relation to one of the points detection 12, 14 (point 12 in Figure 2) as a function of a distance “D”
known between the detection points 12, 14 and a known propagation speed "u"
of the waves 4, 6 in phase cable 10. The calculation can be done by the equation next:
d =D + = (TA -TB) The calculation can also be done with a distance ratio, for example = 43% and d2 = 57% or d1/d2 0.75.
Referring again to Figure 1, the localization system includes detection units 16 respectively arranged at detection points 12, 14, by example of the opposite ends of the underground part 2. Each unit of detection 16 a, by phase cable of the underground part 2, a sensor 18, having preferably a pickup range of 30 Hz to 100 MHz, coupling to the cable phase to capture the progressive breakdown wave propagated by the cable phase from the fault towards the detection point 12, 14 where the detection unit is located detection 16. Thus, each detection unit 16 has a sensor 18 for a line single phase, two sensors 18 for a two-phase line, and three sensors 18 for a line three-phase. Each sensor 18 has an output 19 producing a quantifying signal the wave progressive breakdown captured. Each detection unit 16 is equipped with a GPS receiver 20 having an output 22 for producing a signal synchronization temporal. A clock 24 is connected to the GPS receiver 20. The clock has a exit 26 to produce a time signal synchronized with the signal of synchronization time of the GPS receiver 20. A conditioning stage 28 is connected to each sensor 18 of the detection unit 16 to condition the signal produced by the sensor 18 so as to produce a compatible signal for processing digital.
A logic circuit 30 is connected to the clock 24 and to the stage of conditioning 28.
Logic circuit 30 is configured to acquire each compatible signal produced by the conditioning stage 28 and determine an arrival time of a front of the wave

-7 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 progressive de claquage présent dans chaque signal compatible selon le signal temporel synchronisé reçu de l'horloge 24. Un modem 32 est opérationnellement configuré pour transmettre le temps d'arrivée déterminé par le circuit logique 30 sur un réseau de communication, de préférence un réseau cellulaire 34. Il est à
noter que le terme "modem" est utilisé dans le cadre de la présente divulgation dans un sens large incluant d'autres types de dispositifs d'échange de données. Une unité
de traitement 36 est en communication avec le modem 32 de chaque unité de détection 16. L'unité de traitement 36 est configurée pour calculer une distance entre une des unités de détection 16 et le défaut 8 (comme illustré e.g. à la Figure 2) en fonction des temps d'arrivées des fronts d'onde progressive de claquage transmis par les unités de détection 16, une longueur connue de la partie souterraine 2 entre les capteurs 18 des unités de détection 16, et une vitesse (e.g. moyenne) de propagation connue de l'onde progressive de claquage dans chaque câble de phase comme décrit précédemment. L'unité de traitement 36 peut avantageusement être comprise dans un serveur (non illustré) situé à distance de la partie souterraine 2. Le serveur peut être doté d'une base de données topologique décrivant le réseau électrique de manière à pouvoir traiter les temps d'arrivées reçus de divers systèmes de localisation installés en permanence ou temporairement sur différentes parties souterraines du réseau électrique ayant des longueurs, nombre de câbles de phase, matériaux et calibres des câbles connus pour permettre un calcul de distance d'un défaut. Un afficheur 38 est en communication avec l'unité de traitement 36 et est configure pour afficher la distance calculée par l'unité de traitement 36.
La méthode de localisation selon l'invention peut se définir par les étapes suivantes:
(i) par câble de phase de la partie souterraine 2, coupler les capteurs 18 aux points de détection 12, 14 respectifs de chaque câble de phase;
(ii) capter, avec les capteurs 18, des ondes progressives de claquage 4, 6 (illustrées e.g. à la Figure 2) propagées par chaque câble de phase de la partie souterraine 2 depuis le défaut 8 (illustré e.g. à la Figure 2) vers les points de détection 12, 14 respectifs de la partie souterraine 2 et produire des signaux quantifiant les ondes progressives de claquage 4, 6 captées; -7 -Date Received/Date Received 2022-03-31 progressive breakdown present in each compatible signal depending on the signal synchronized time received from clock 24. A modem 32 is operationally configured to transmit the arrival time determined by the logic circuit 30 on a communications network, preferably a cellular network 34. It is note that the term "modem" is used in the context of this disclosure in a sense wide including other types of data exchange devices. A unit of processing 36 is in communication with the modem 32 of each processing unit detection 16. The processing unit 36 is configured to calculate a distance between one of the detection units 16 and fault 8 (as illustrated eg in Figure 2) in function arrival times of the progressive breakdown wave fronts transmitted by THE
detection units 16, a known length of the underground part 2 between THE
sensors 18 of the detection units 16, and a speed (eg average) of spread known breakdown traveling wave in each phase cable as described previously. The processing unit 36 can advantageously be included in a server (not illustrated) located at a distance from the underground part 2. The server can be provided with a topological database describing the network electric so as to be able to process arrival times received from various reporting systems location installed permanently or temporarily on different parts underground of the electrical network having lengths, number of cables of phase, known cable materials and gauges to enable distance calculation of a default. A display 38 is in communication with the processing unit 36 and East configures to display the distance calculated by the processing unit 36.
The location method according to the invention can be defined by the steps following:
(i) by phase cable from the underground part 2, couple the sensors 18 to the respective detection points 12, 14 of each phase cable;
(ii) capture, with the sensors 18, progressive breakdown waves 4, 6 (illustrated eg in Figure 2) propagated by each phase cable of the part underground 2 from fault 8 (illustrated eg in Figure 2) towards the points of detection 12, 14 respective of the underground part 2 and produce signals quantifying the progressive breakdown waves 4, 6 captured;

- 8 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 (iii) conditionner chaque signal produit à l'étape (ii) de manière à produire un signal compatible pour un traitement numérique;
(iv) acquérir, par le circuit logique 30, chaque signal compatible produit à
l'étape (iii) et déterminer un temps d'arrivée d'un front de l'onde progressive de claquage 4, 6 présent dans chaque signal compatible selon le signal d'horloge synchronisé sur le signal de synchronisation temporel fourni par GPS;
(y) transmettre, par modem 32, le temps d'arrivée du front de l'onde progressive de claquage 4, 6 associé à chaque point de détection 12, 14 déterminé à
l'étape (iv);
(vi) recevoir, par une unité de traitement 36 avec modem 46 située à distance des capteurs 18, les temps d'arrivées transmis à l'étape (y) et calculer, par l'unité de traitement, une distance entre un des capteurs 18 et le défaut 8 en fonction des temps d'arrivées des fronts des ondes progressives de claquage 4, 6, une longueur connue de la partie souterraine 2 entre les capteurs 18, et une vitesse de propagation connue des ondes progressives de claquage 4, 6 dans chaque câble de phase; et (vii) afficher, sur l'afficheur 38 en communication avec l'unité de traitement 36, la distance calculée à l'étape (vi).
Dans le cas où la partie souterraine 2 est hors tension, un générateur de tension 40 ayant une sortie 42 connectable à chaque câble de phase de la partie souterraine 2 peut être utilisé pour générer une tension causant un claquage du défaut dans la partie souterraine 2 du réseau électrique. La méthode selon l'invention peut alors se définir par les étapes supplémentaires suivantes:
avant l'étape (i), connecter le générateur de tension 40 à chaque câble de phase de la partie souterraine 2; et entre les étapes (i) et (ii), générer, avec le générateur de tension 40, une tension causant un claquage du défaut 8 dans la partie souterraine 2 du réseau électrique.
Le générateur de tension 40 peut être opéré pour augmenter progressivement la tension jusqu'à ce que le claquage se produise. - 8 -Date Received/Date Received 2022-03-31 (iii) conditioning each signal produced in step (ii) so as to produce A
compatible signal for digital processing;
(iv) acquire, by logic circuit 30, each compatible signal produced at step (iii) and determine an arrival time of a wave front progressive breakdown 4, 6 present in each compatible signal depending on the clock signal synchronized to the time synchronization signal provided by GPS;
(y) transmit, by modem 32, the arrival time of the wave front progressive breakdown 4, 6 associated with each detection point 12, 14 determined to step (iv);
(vi) receive, by a processing unit 36 with modem 46 located remotely sensors 18, the arrival times transmitted to step (y) and calculate, by the unit of processing, a distance between one of the sensors 18 and the fault 8 depending of the arrival times of the fronts of the progressive breakdown waves 4, 6, one length known from the underground part 2 between the sensors 18, and a speed of spread known breakdown traveling waves 4, 6 in each phase cable; And (vii) display, on the display 38 in communication with the processing unit 36, the distance calculated in step (vi).
In the case where the underground part 2 is de-energized, a generator voltage 40 having an output 42 connectable to each phase cable of the part underground 2 can be used to generate a voltage causing a breakdown of the fault in there underground part 2 of the electricity network. The method according to the invention can then set by the following additional steps:
before step (i), connect the voltage generator 40 to each cable of phase of underground part 2; And between steps (i) and (ii), generate, with the voltage generator 40, a voltage causing breakdown of fault 8 in underground part 2 of the network electric.
The voltage generator 40 can be operated to gradually increase the voltage until breakdown occurs.

- 9 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 En référence à la Figure 6, dans le cas où la partie souterraine 2 comporte des embranchements comme l'embranchement 44 dans le cas illustré dans la Figure 6, alors autant d'unités de détection 16 sont disposées à des points de détection 14, 14' en aval du défaut 8 dans les branches découlant de l'embranchement de la partie souterraine 2, de manière à pouvoir déterminer quelle branche de la partie souterraine présente le défaut selon les temps d'arrivées fournis par le unités de détection 16.
En référence à nouveau à la Figure 1, dans le cas où le réseau de communication est un réseau cellulaire 34, alors le modem 32 de chaque unité de détection 16 est un modem cellulaire et l'unité de traitement 36 comprend ou est dotée d'un modem cellulaire 46 pour une communication avec le modem cellulaire 32 de chaque unité
de détection 16. D'autres configurations de réseau de communication ou de télécommunication peuvent être utilisées si voulu. L'afficheur 38 peut avantageusement être un écran 48 (e.g. illustré à la Figure 8) d'un appareil mobile comme un téléphone intelligent, une tablette, un ordinateur portable ou un ordinateur de bureau déplaçable au besoin, ayant un modem 50, permettant à un utilisateur de connaître la distance du défaut calculée par l'unité de traitement 36 où qu'il soit.
En référence à la Figure 8, un exemple d'écran 48 d'appareil mobile comme un cellulaire ou une tablette est illustré. L'appareil mobile peut être doté
d'une application ayant une interface graphique utilisateur (IGU) 92 affichant la distance du défaut 94 et pouvant afficher diverses autres informations utiles, par exemple un plan 96 illustrant une localisation du défaut dans la partie souterraine par rapport à un emplacement d'une unité de détection ayant capté une onde progressive de claquage. L'IGU

peut inclure des icônes 98 d'interaction avec l'application, des contrôles 100 pour entrer ou sélectionner des informations concernant la partie souterraine sous surveillance ou sous test, différents éléments d'interface comme une barre de progression 102 permettant de suivre ou sélectionner diverses étapes de l'application, et une zone à onglets 104 permettant d'afficher différentes données - 9 -Date Received/Date Received 2022-03-31 With reference to Figure 6, in the case where the underground part 2 comprises of the branches like branch 44 in the case illustrated in Figure 6, then as many detection units 16 are arranged at detection points 14, 14' downstream of fault 8 in the branches arising from the branch of the part underground 2, so as to be able to determine which branch of the part underground presents the defect according to the arrival times provided by the units of detection 16.
Referring again to Figure 1, in the case where the network of communication is a cellular network 34, then the modem 32 of each detection unit 16 is A
cellular modem and the processing unit 36 comprises or is provided with a modem cellular 46 for communication with the cellular modem 32 of each unit detection 16. Other configurations of communication network or telecommunications can be used if desired. The display 38 can advantageously be a screen 48 (eg illustrated in Figure 8) of a device mobile such as a smartphone, tablet, laptop or computer office movable as needed, having a modem 50, allowing a user of know the distance from the fault calculated by the processing unit 36 wherever it either.
With reference to Figure 8, an example of screen 48 of a mobile device like a cell phone or tablet is shown. The mobile device may have of an application having a graphical user interface (GUI) 92 displaying the distance of the default 94 and capable of displaying various other useful information, for example a plan 96 illustrating a location of the fault in the underground part in relation to a location of a detection unit having captured a progressive breakdown wave. The IGU

can include 98 app interaction icons, 100 controls For enter or select information about the underground part under monitoring or under test, different interface elements such as a control bar progression 102 allowing you to follow or select various stages of the application, and a tabbed area 104 making it possible to display different data

- 10 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 concernant la localisation d'un défaut. L'IGU 92 peut prendre d'autres formes, avec menus et sous-menus, fenêtres et sous-fenêtres, graphes, contrôles et sous-contrôles.
En référence à nouveau à la Figure 1, l'étage de conditionnement 28 peut comprendre une première carte de circuit imprimé (illustrée sous forme de circuits aux Figures 3 et 4) configurée pour adapter chaque signal produit par chaque capteur 18 à une valeur acceptable pour des entrées d'acquisition 52 de signaux du circuit logique 30. L'horloge 24 et le circuit logique 30 peuvent être implémentés dans un FPGA ("Field-Programmable Gate Array") 54 opérationnellement connectée à
l'étage de conditionnement 28.
Chaque unité de détection 16 peut de plus avoir un dispositif ou interface Bluetooth 80 connecté au circuit logique 30, pour échanger des données d'analyse et de débogage de l'unité de détection 16. Chaque unité de détection 16 peut aussi avoir une alimentation par batterie rechargeable 82.
En référence à la Figure 3, selon un mode de réalisation, l'étage de conditionnement 28 peut prendre la forme, pour au moins un capteur 18 d'une unité de détection (illustrés e.g. à la Figure 1), d'un écrêteur ayant une entrée 58 pour recevoir le signal produit par le capteur 18 et limiter une amplitude du signal à une valeur limite prédéterminée, et une sortie 60 connectée à une entrée 52 du circuit logique (illustrés e.g. à la Figure 1), pour transmettre un signal d'impulsion en réponse au signal reçu en entrée 58 de l'écrêteur. L'écrêteur peut être formé d'un premier circuit ayant un réseau de résistances R1, R2, R3, R4, R5 et de condensateurs C1, C2, C3, C4, C5 configuré pour diviser une tension et devancer une phase du signal reçu à
l'entrée 58 de l'écrêteur 56. Un deuxième circuit 62 ayant un arrangement de diodes D1, D2 et un trigger de Schmitt 64 est configuré pour produire le signal d'impulsion transmis au circuit logique 30 (illustré e.g. à la Figure 1). L'écrêteur peut être conçu pour accepter des tensions d'entrée de quelques volts jusqu'à 300 V avec des délais de traitement de fronts d'onde court, de l'ordre des nanosecondes. Le premier circuit - 10 -Date Received/Date Received 2022-03-31 regarding the location of a fault. IGU 92 can take other forms, with menus and submenus, windows and subwindows, graphs, controls and submenus controls.
Referring again to Figure 1, the conditioning stage 28 can include a first printed circuit board (shown as a circuits in Figures 3 and 4) configured to adapt each signal produced by each sensor 18 to an acceptable value for acquisition inputs 52 of signals from the circuit logic 30. The clock 24 and the logic circuit 30 can be implemented in a FPGA (“Field-Programmable Gate Array”) 54 operationally connected to the floor conditioning 28.
Each detection unit 16 may also have a device or interface Bluetooth 80 connected to logic circuit 30, to exchange analysis and debugging of the detection unit 16. Each detection unit 16 can also to have power supply by rechargeable battery 82.
With reference to Figure 3, according to one embodiment, the stage of conditioning 28 can take the form, for at least one sensor 18, of a detection unit (illustrated eg in Figure 1), a clipper having an input 58 for receive the signal produced by the sensor 18 and limit an amplitude of the signal to a value limit predetermined, and an output 60 connected to an input 52 of the logic circuit (illustrated eg in Figure 1), to transmit a pulse signal in response to signal received at input 58 of the clipper. The clipper can be formed of a first circuit having a network of resistors R1, R2, R3, R4, R5 and capacitors C1, C2, C3, C4, C5 configured to divide a voltage and advance a phase of the received signal has the input 58 of the clipper 56. A second circuit 62 having an arrangement of diodes D1, D2 and a Schmitt 64 trigger is configured to produce the signal impulse transmitted to logic circuit 30 (illustrated eg in Figure 1). The clipper can To be conceived to accept input voltages from a few volts up to 300 V with time limit of short wavefront processing, of the order of nanoseconds. The first circuit

- 11 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 agit comme atténuateur et comme filtre afin de conditionner la forme d'onde.
Dans l'exemple illustré à la Figure 3, le réseau de résistances et de condensateurs est formé de cinq arrangements résistance/condensateur en série. Les résistances R1, R2, R3, R4, R5 agissent comme diviseur de tension afin de limiter la tension à
l'entrée du trigger de Schmitt 64 sous les 3.3 V. Les condensateurs Ci, C2, C3, C4, C5 devancent la phase du signal du front d'onde afin de diminuer le retard dans le traitement du signal en agissant comme un filtre dérivateur, i.e. la sortie du filtre réagit fortement sur un front d'onde mais bloque les signaux de basse fréquence. Sans ces condensateurs, la tension du front d'onde permettant une détection serait susceptible d'être beaucoup plus grande. Puisque le temps de montée de cette tension n'est pas nul et qu'il varie selon le câble de phase surveillé, le retard dans le traitement de l'onde pourrait être différent pour chaque entrée 52 du circuit logique 30 dans le cas où plusieurs capteurs 18 et plusieurs étages de conditionnement 28 sont utilisés pour surveiller plusieurs câbles de phase. Les condensateurs Ci, C2, C3, C4, C5 permettent donc de diminuer grandement ce retard, minimisant les erreurs de mesure de la distance du défaut. La paire de diodes D1, D2 en série permet de limiter l'amplitude du signal à environ 3.6 V et -0.3 V. Un fort découplage de l'alimentation du circuit permet d'avoir une bonne réserve de capacité pour absorber l'énergie lorsque les diodes D1, D2 entrent en conduction. Cela limite les fluctuations de l'alimentation 3.3 V du circuit. Le trigger de Schmitt 64 comprend de préférence déjà
des protections contre des décharges électrostatiques, contribuant ainsi à la robustesse du système et offrant une meilleure immunité aux bruits électromagnétiques. Le trigger de Schmitt 64 a de préférence une très faible capacitance d'entrée (e.g. 5 pF nominaux) et un court délai de propagation (e.g. 3 ns nominaux) de manière à avoir un impact faible sur un retard possible dans le traitement de l'onde. Afin d'éliminer le bruit pouvant être présent à l'entrée du trigger de Schmitt 64, un diviseur de tension purement résistif R6, R7 peut être utilisé, permettant d'ajuster la sensibilité de l'étage de conditionnement 28 en fonction d'un niveau de bruit observé par exemple lors d'essais. Un simple filtre RC R8, C6 en sortie du trigger de Schmitt 64 permet de lisser la forme d'onde en filtrant des oscillations haute fréquence sur des transitions du signal. La sortie 60 de ce filtre R8, - 11 -Date Received/Date Received 2022-03-31 acts as an attenuator and filter to condition the waveform.
In the example shown in Figure 3, the network of resistors and capacitors East formed of five resistor/capacitor arrangements in series. Resistances R1, R2, R3, R4, R5 act as a voltage divider to limit the voltage to the input of the Schmitt trigger 64 under 3.3 V. The capacitors Ci, C2, C3, C4, C5 advance the phase of the wavefront signal to reduce delay in the signal processing by acting as a diverting filter, ie the output of the filter reacts strongly on a wavefront but blocks low frequency signals. Without these capacitors, the wavefront voltage allowing detection would be susceptible to be much bigger. Since the rise time of this voltage is not not zero and it varies depending on the monitored phase cable, the delay in the Treatment of the wave could be different for each input 52 of the logic circuit 30 in the case where several sensors 18 and several conditioning stages 28 are used for monitor multiple phase cables. Capacitors Ci, C2, C3, C4, C5 therefore make it possible to greatly reduce this delay, minimizing errors in measure of the distance from the fault. The pair of diodes D1, D2 in series makes it possible to limit the signal amplitude at approximately 3.6 V and -0.3 V. A strong decoupling of food of the circuit allows you to have a good capacity reserve to absorb energy when diodes D1, D2 come into conduction. This limits fluctuations of the 3.3 V power supply of the circuit. The Schmitt 64 trigger includes preferably already protection against electrostatic discharges, thus contributing to the robustness of the system and offering better noise immunity electromagnetic. The Schmitt 64 trigger preferably has a very low input capacitance (eg 5 pF nominal) and a short propagation delay (eg 3 ns nominal) so as to have a low impact on a possible delay in the wave processing. In order to eliminate noise that may be present at the entrance of the trigger of Schmitt 64, a purely resistive voltage divider R6, R7 can be used, making it possible to adjust the sensitivity of the conditioning stage 28 in function of a noise level observed for example during tests. A simple RC R8, C6 filter in output of the Schmitt 64 trigger allows the waveform to be smoothed by filtering of the high frequency oscillations on signal transitions. Exit 60 of this R8 filter,

- 12 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 C6 attaque directement une entrée 52 du circuit logique 30 où le calcul du délai du front d'onde est réalisé.
En référence à la Figure 4, selon un autre mode de réalisation, l'étage de conditionnement 28 peut prendre la forme, pour au moins un capteur 18 d'une unité
de détection 16 (illustrés e.g. à la Figure 1), d'un circuit tampon doté d'un étage amplificateur 66 à gain unitaire ayant une entrée 68 pour recevoir le signal produit par le capteur 18 et un condensateur Cl entre l'entrée 68 et l'étage amplificateur 66.
Puisque l'amplitude du signal est élevée à ce niveau, un diviseur de tension R1, R2 peut être connecté au circuit tampon pour diminuer l'amplitude par exemple à 1 V
crête à crête si une telle amplitude correspond à la tension maximale pouvant être appliquée à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) 78 du circuit logique 30 (illustrés e.g. à la Figure 1) configuré pour recevoir et convertir le signal produit par l'étage de conditionnement 28 en une valeur numérique indicative du front .. d'onde progressive de claquage capté par le capteur 18. Si le circuit logique 30 est alimenté par une tension d'alimentation positive seulement, le signal pourrait alors se situer entre 0 et 1 V. Cela peut être réalisé par un circuit à valeur absolue connecté au diviseur de tension pour produire un signal proportionnel limité
en tension et à valeur absolue en réponse au signal reçu en entrée 68 du circuit tampon.
Le circuit à valeur absolue 70 peut comporter un amplificateur sommateur 72 qui ajoute un niveau CC au signal. Le niveau CC peut être obtenu à l'aide d'une référence de tension et d'un diviseur résistif 74 ajusté par exemple pour avoir précisément 0.5 V. Un amplificateur suiveur 76 à gain unitaire peut transmettre ce niveau CC à une entrée de référence du convertisseur analogique-numérique 78.
A la sortie du circuit à valeur absolue 70, un niveau du signal en absence de modulation peut être réglé à 0.5 V et il peut varier de 0 à 1 V lorsque le signal du front d'onde est présent à l'entrée 68. Un tel étage de conditionnement 28 permet d'interfacer un capteur 18 ayant une sortie en tension analogique allant jusqu'à environ 10V
d'amplitude. De préférence, la bande passante de l'étage de conditionnement 28 est au minimum de 1 MHz. - 12 -Date Received/Date Received 2022-03-31 C6 directly attacks an input 52 of logic circuit 30 where the calculation of deadline of wave front is produced.
With reference to Figure 4, according to another embodiment, the stage of conditioning 28 can take the form, for at least one sensor 18, of a unit detection 16 (illustrated eg in Figure 1), a buffer circuit provided with a floor unity gain amplifier 66 having an input 68 for receiving the signal produced by the sensor 18 and a capacitor Cl between the input 68 and the amplifier stage 66.
Since the signal amplitude is high at this level, a voltage divider R1, R2 can be connected to the buffer circuit to reduce the amplitude for example to 1 V
peak to peak if such amplitude corresponds to the maximum voltage that can be applied to the input of an analog-to-digital converter (ADC) 78 of the circuit logic 30 (illustrated eg in Figure 1) configured to receive and convert the signal produced by the conditioning stage 28 into an indicative digital value from the forehead ... of progressive breakdown wave captured by sensor 18. If the circuit logic 30 is powered by a positive supply voltage only, the signal could then between 0 and 1 V. This can be achieved by an absolute value circuit connected to the voltage divider to produce a limited proportional signal in voltage and absolute value in response to the signal received at input 68 of the circuit buffer.
The absolute value circuit 70 may include a summing amplifier 72 Who adds a DC level to the signal. The CC level can be obtained using a voltage reference and a resistive divider 74 adjusted for example for to have precisely 0.5 V. A follower amplifier 76 with unity gain can transmit this DC level to a reference input of the analog-digital converter 78.
To the output of the absolute value circuit 70, a signal level in the absence of modulation can be set to 0.5 V and it can vary from 0 to 1 V when the signal from wave front is present at the input 68. Such a conditioning stage 28 makes it possible to interface A
sensor 18 having an analog voltage output of up to approximately 10V
amplitude. Preferably, the bandwidth of the conditioning stage 28 East at least 1 MHz.

- 13 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 En référence à la Figure 9, le contenu interne d'un FPGA 54 convenant au système de localisation selon l'invention et ses interconnexions avec les autres parties électroniques du système sont illustrées. Selon un mode de réalisation, le comporte un processeur 82 embarqué (ou plusieurs processeurs si voulu), une mémoire vive 106 couplée opérationnellement au processeur 82, une mémoire flash 108 couplée opérationnellement au processeur 82, et des jeux de puces 116 configurés pour des échanges de données entre le FPGA 54, le processeur 82, la mémoire vive 106, la mémoire Flash 108, l'horloge 24 et le modem 32, la mémoire flash 108 étant configurée pour stocker des instructions qui, lorsqu'exécutées par le FPGA 54 et le processeur 82, entraînent le processeur 82 à acquérir chaque signal adapté par l'étage de conditionnement 28 (illustrée e.g. à la Figure 1), et le processeur 82 à traiter chaque signal acquis par le FPGA 54 et filtrer les données échangées selon les jeux de puces 116 pour déterminer le temps d'arrivée du front de l'onde progressive de claquage d'après chaque signal acquis par le FPGA 54.
Grâce aux outils d'électronique programmable, les modules internes peuvent être simulés, synthétisés, puis implémentés en ciblant une famille de FPGA utilisé.
Cette technologie permet de configurer et d'utiliser des dizaines de milliers de cellules logiques qui seront interconnectées ensemble par une matrice permettant des dizaines de milliers de connexions. De plus, des ressources spécialisées peuvent être utilisées, comme des unités de calculs hautes performances. Cela permet d'intégrer une grande quantité d'électronique numérique pouvant être cadencé à

haute vitesse dans une petite empreinte physique, soit la puce FPGA 54.
Selon un mode de réalisation, le processeur 82 est de préférence un processeur ARM déjà intégré à l'intérieur du FPGA 54 choisi, ce qui permet de raccourcir les temps de synthèse et d'implémentation des outils FPGA comparativement à
l'utilisation d'un processeur synthétisé. Au démarrage 112, le FPGA 54 peut utiliser un fichier binaire situé dans la mémoire Flash 108 pour se configurer et fournir à la mémoire DDR 106 le code informatique ("firmware") qui sera utilisé par la suite par le processeur 82. Afin de communiquer avec l'extérieur, le processeur 82 a accès à une - 13 -Date Received/Date Received 2022-03-31 With reference to Figure 9, the internal contents of an FPGA 54 suitable for system location according to the invention and its interconnections with the others parts The electronics of the system are shown. According to one embodiment, the comprises an on-board processor 82 (or several processors if desired), a RAM 106 operationally coupled to processor 82, a memory flash 108 operationally coupled to processor 82, and chipsets 116 configured for data exchanges between the FPGA 54, the processor 82, the RAM 106, Flash memory 108, clock 24 and modem 32, memory flash 108 being configured to store instructions which, when executed speak FPGA 54 and processor 82 cause processor 82 to acquire each signal adapted by the conditioning stage 28 (illustrated eg in Figure 1), and the processor 82 to process each signal acquired by the FPGA 54 and filter the data exchanged according to the chipsets 116 to determine the arrival time of the forehead of the progressive breakdown wave according to each signal acquired by the FPGA 54.
Thanks to programmable electronics tools, internal modules can be simulated, synthesized, then implemented by targeting a family of FPGAs used.
This technology makes it possible to configure and use tens of thousands of cells logics which will be interconnected together by a matrix allowing tens of thousands of connections. In addition, specialized resources can be used as high-performance computing units. This allows to integrate a large quantity of digital electronics that can be clocked at high speed in a small physical footprint, i.e. the FPGA 54 chip.
According to one embodiment, the processor 82 is preferably a processor ARM already integrated inside the chosen FPGA 54, which makes it possible to shorten THE
synthesis and implementation time of FPGA tools compared to the use of a synthesized processor. At startup 112, the FPGA 54 can to use a binary file located in Flash memory 108 to configure itself and provide to the DDR 106 memory the computer code ("firmware") which will be used by the subsequently by the processor 82. In order to communicate with the outside, the processor 82 has access to one

- 14 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 interface réseau 114 e.g. de type Ethernet pour communiquer avec le système de visualisation des données (e.g. l'unité de traitement 36 et l'afficheur 38 illustrés à la Figure 1). Une interface Bluetooth 80 peut aussi être disponible pour une connexion à
un logiciel de débogage et de visualisation local.
Un module d'interface du bus processeur 110 peut gérer une connexion de multiples interfaces de périphériques 116 différents au bus haute vitesse du processeur 82.
Ces interfaces de périphériques 116 permettent de faire le pont entre le bus du processeur 82 et les différents standards et formats de données qui sont utilisés par les périphériques synthétisés.
Le gestionnaire de démarrage 112 peut gérer le démarrage et une remise à zéro de l'ensemble du système électronique si voulu.
Un gestionnaire de l'horloge 124 permet de dériver l'horloge haute vitesse 24 (illustrée e.g. à la Figure 1) du système pour son utilisation, par un gestionnaire de synchronisation GPS 118, comme référence relative temporelle courte durée.
Un bloc de communication GPS 120 permet une communication sérielle avec la carte de communication GPS 20 qui utilise le signal GPS provenant d'une antenne externe multi-réseaux 122. Le bloc de communication GPS 120 permet, par l'entremise du processeur 82, de configurer le système GPS et d'obtenir les informations sur l'état du système GPS. De plus, il permet de fournir un signal de référence temporel absolu au gestionnaire de synchronisation GPS 118. Le gestionnaire de synchronisation GPS 118 permet de synchroniser l'horloge interne haute vitesse 24 au signal de synchronisation GPS, qui offre une référence absolue de l'ordre de la seconde.
Le signal d'horloge rapide et temporellement précise produit par le gestionnaire de synchronisation GPS 118 pourra être utilisé comme référence par les blocs de détection de claquage 126, 128, 130. L'état actuel de la synchronisation GPS
peut être transmis au processeur 82 pour des fins de suivi et de diagnostique. - 14 -Date Received/Date Received 2022-03-31 114 eg Ethernet type network interface to communicate with the data visualization (eg the processing unit 36 and the display 38 illustrated in Figure 1). A Bluetooth 80 interface may also be available for connecting to local debugging and visualization software.
A processor bus interface module 110 can manage a connection of multiple 116 different peripheral interfaces to the processor's high-speed bus 82.
These peripheral interfaces 116 make it possible to bridge the bus of processor 82 and the different standards and data formats which are used by synthesized devices.
The startup manager 112 can manage startup and a reset of the entire electronic system if desired.
A clock manager 124 makes it possible to derive the high speed clock 24 (illustrated eg in Figure 1) of the system for its use, by a manager of GPS 118 synchronization, as a short-term relative temporal reference.
A GPS 120 communication block allows serial communication with the map GPS 20 communication which uses the GPS signal coming from an antenna external multi-network 122. The GPS 120 communication block allows, through the processor 82, to configure the GPS system and obtain information on the state of the GPS system. In addition, it provides a temporal reference signal absolute to the GPS synchronization manager 118. The synchronization manager GPS 118 allows the high speed internal clock 24 to be synchronized to the signal from GPS synchronization, which offers an absolute reference of the order of a second.
THE
fast and temporally precise clock signal produced by the manager of GPS synchronization 118 can be used as a reference by the blocks of breakdown detection 126, 128, 130. The current status of GPS synchronization can be transmitted to processor 82 for monitoring and diagnostic purposes.

- 15 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 Chaque bloc de détection du claquage 126, 128, 130 détecte des fronts du signal de claquage provenant de l'étage de conditionnement 28 du capteur 18 (illustré
e.g. à la Figure 1) correspondant à une phase. Au moment de la détection d'un front, le temps absolu actuel et le type de front peuvent être instantanément enregistrés dans une mémoire en file ("FIFO"). Par la suite ces données peuvent être transférées vers le processeur 82 pour être traitées.
Un module d'acquisition des formes d'ondes 132 peut acquérir différentes formes d'ondes analogiques provenant des capteurs 18 et les numériser sous forme de données pouvant être transmises au processeur 82.
Un module de monitoring du système 134 permet d'acquérir des températures et des tensions d'opération de différentes composantes 136 de l'unité de détection 16 (illustrée e.g. à la Figure 1). Ces données peuvent être transmises au processeur 82 pour évaluer le bon fonctionnement et l'autonomie restante du système.
En référence à la Figure 5, l'alimentation de l'unité de détection 16 (illustrée e.g. à la Figure 1) peut comprendre un circuit de protection en décharge 84 afin d'éviter une décharge trop grande de la batterie rechargeable 82 (illustrée e.g. à la Figure 1) susceptible de l'endommager. Le circuit de protection en décharge peut être intégré à
une carte de circuits imprimés (non illustrée) sur laquelle le FPGA 54 est monté. Le circuit de protection en décharge est configuré pour détecter un état de charge de la batterie rechargeable 82 et mettre l'unité de détection 16 (illustrée e.g. à
la Figure 1) hors tension lorsqu'une tension de la batterie rechargeable 82 descend sous une valeur de tension prédéterminée et mettre l'unité de détection 16 sous tension lorsque la tension de la batterie rechargeable 82 remonte au moins à la valeur de tension prédéterminée. Le circuit de protection en décharge 84 peut utiliser un comparateur 86 avec, par exemple, une référence de 400 mV intégrée. Un circuit de rétroaction 88 pouvant être composé d'une diode 90 et d'une résistance R3 est configuré pour ajouter une hystérésis à une plage de détection de la charge de la batterie rechargeable 82. Cette hystérésis empêche des oscillations lorsque la batterie - 15 -Date Received/Date Received 2022-03-31 Each breakdown detection block 126, 128, 130 detects edges of the signal of breakdown coming from the conditioning stage 28 of the sensor 18 (illustrated equal to Figure 1) corresponding to a phase. When an edge is detected, the time Current absolute and edge type can be instantly saved in a in-file memory (“FIFO”). Subsequently, this data can be transferred to the processor 82 to be processed.
A waveform acquisition module 132 can acquire different shapes analog waves coming from the sensors 18 and digitize them in the form of data that can be transmitted to processor 82.
A system monitoring module 134 makes it possible to acquire temperatures and of the operating voltages of different components 136 of the detection unit 16 (illustrated eg in Figure 1). This data can be transmitted to processor 82 to evaluate the proper functioning and remaining autonomy of the system.
With reference to Figure 5, the power supply of the detection unit 16 (illustrated eg at Figure 1) may include a discharge protection circuit 84 in order to to avoid a excessive discharge of the rechargeable battery 82 (illustrated eg at Figure 1) likely to damage it. The discharge protection circuit can be integrated into a printed circuit board (not shown) on which the FPGA 54 is mounted. THE
discharge protection circuit is configured to detect a state of discharge charge of the rechargeable battery 82 and put the detection unit 16 (illustrated eg at Figure 1) off when a voltage of the rechargeable battery 82 drops below a predetermined voltage value and turn on the detection unit 16 when the voltage of the rechargeable battery 82 rises to at least the value of tension predetermined. The discharge protection circuit 84 can use a comparator 86 with, for example, an integrated 400 mV reference. A circuit of feedback 88 which can be composed of a diode 90 and a resistor R3 is configured to add hysteresis to a battery charge detection range rechargeable 82. This hysteresis prevents oscillations when the battery

- 16 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 rechargeable 82 décharge et voit son courant de décharge diminué. En effet, les batteries rechargeables ont un effet de relaxation entraînant une élévation de leur tension en l'absence de courant. Cet effet est observable plus spécifiquement lorsque la batterie est pleinement chargée ou fortement déchargée. Les seuils du comparateur 86 peuvent être ajustés pour une mise hors tension de l'unité de détection 16 lorsque la batterie rechargeable 82 atteint 11.8V. Le seuil minimal pour une mise sous tension de la carte peut être de 12.5V, ce qui est inférieur à
la tension nominale d'une batterie de 12.8V (pour une batterie Li-Ion de type LiFePo4).
En référence à la Figure 10A, l'alimentation du circuit logique 30, du modem 32 et d'autres circuits comme les étages de conditionnement 28 et les capteurs 18 actifs d'une unité de détection 16 (illustrée e.g. à la Figure 1) par batterie rechargeable peut être réalisée au moyen d'un premier circuit à découpage de type convertisseur abaisseur 138, basé par exemple sur un convertisseur modèle LM2677 de Texas Instruments, ayant une entrée 140 connectée à la batterie rechargeable 82. Le premier circuit à découpage peut être configuré pour convertir la tension de la batterie rechargeable 82 en une tension de 5 Vcc en sortie 146 comme souvent requis pour des circuits électroniques à puces, avec un courant maximal en sortie de 4 A.
Des régulateurs linéaires 148, 150 connectées à la sortie 146 du premier circuit à
découpage 138 peuvent être utilisés pour fournir par exemple en sortie 142 une tension de 3.3 V destinée à l'écrêteur de l'étage de conditionnement 28 et en sortie 144 une tension de 1.8V pour une section possible des circuits analogiques qui traitent le signal analogique des capteurs 18 actifs.
En référence à la Figure 10B, pour l'alimentation des capteurs 18 (illustrés e.g. à la Figure 1), un deuxième circuit à convertisseurs cc/cc 152, 154 connectés à la batterie rechargeable 82 peut être utilisé. Les convertisseurs cc/cc 152, 154 agissent comme convertisseurs pour élever la tension de 5 V à environ 15 V. Ces tensions sont ensuite régulées par des régulateurs linéaires 156, 158 afin de fournir des tensions autour de 12 V en sorties 160, 162 comme pouvant être requis pour des capteurs 18 actifs. - 16 -Date Received/Date Received 2022-03-31 rechargeable 82 discharges and sees its discharge current reduced. Indeed, THE
rechargeable batteries have a relaxation effect leading to an increase in their voltage in the absence of current. This effect is observable more specifically when the battery is fully charged or severely discharged. The thresholds of comparator 86 can be adjusted for powering off the control unit detection 16 when the rechargeable battery 82 reaches 11.8V. The threshold minimum for a power on of the board can be 12.5V, which is less than voltage nominal rating of a 12.8V battery (for a Li-Ion battery of the LiFePo4 type).
With reference to Figure 10A, the power supply of logic circuit 30, of the modem 32 and other circuits such as conditioning stages 28 and sensors 18 assets a detection unit 16 (illustrated eg in Figure 1) per battery rechargeable can be carried out by means of a first switching circuit of the converter type step-down 138, based for example on a model LM2677 converter from Texas Instruments, having an input 140 connected to the rechargeable battery 82. The first switching circuit can be configured to convert the voltage of battery rechargeable 82 at a voltage of 5 Vdc at output 146 as often required For electronic chip circuits, with a maximum output current of 4 A.
Of the linear regulators 148, 150 connected to the output 146 of the first circuit to cutting 138 can be used to provide for example at output 142 a voltage of 3.3 V intended for the clipper of the conditioning stage 28 and in exit 144 a voltage of 1.8V for a possible section of the analog circuits which process the analog signal from the active sensors 18.
With reference to Figure 10B, for powering the sensors 18 (illustrated equal to Figure 1), a second circuit with DC/DC converters 152, 154 connected to the battery rechargeable 82 can be used. The DC/DC converters 152, 154 act as converters to raise the voltage from 5 V to around 15 V. These voltages are then regulated by linear regulators 156, 158 in order to provide tensions around 12 V at outputs 160, 162 as may be required for sensors 18 assets.

- 17 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 En référence à la Figure 7, un exemple de capteur 18 selon un mode de réalisation de l'invention est illustré. Le capteur 18 peut prendre la forme d'une pince 162 qui s'installe autour d'un câble de phase sur une partie de câble où une tresse de neutre concentrique a été enlevée et un contact direct avec le semicon (écran conducteur couvrant un noyau métallique conducteur du câble) est possible ou par-dessus un brin de neutre qui finit par un collet métallique 164. Un signal produit par le capteur 18 peut être transmis par un câble coaxial 166 doté par exemple d'un connecteur BNC
("Bayonet Neill¨Concelman") 168 pour une connexion simple et rapide.
En référence à nouveau à la Figure 1, en somme, l'invention permet, par la détection des ondes progressives, d'utiliser un seul claquage pour localiser un défaut, avec une précision supérieure aux techniques présentement connues. Le système selon l'invention peut être mobile si voulu, en utilisant des unités de détection 16 installées de manière temporaire aux points de détection 12, 14 qui sont déterminés par une connaissance préalable de la configuration de la partie souterraine 2 en jeu.
Les capteurs 18 utilisés peuvent avantageusement détecter les ondes progressives par mesure de tension ou de courant. Le système selon l'invention est compatible avec un réseau électrique avec production décentralisée et avec des artères susceptibles à une reconfiguration. Le système selon l'invention peut être facilement arrimé avec diverses applications de distribution avancées. La précision de localisation de défauts peut être autour de 20 m.
Bien que des réalisations de l'invention aient été illustrées dans les dessins ci-joints et décrites ci-dessus, il apparaîtra évident pour les personnes versées dans l'art que des modifications peuvent être apportées à ces réalisations sans s'écarter de l'invention. - 17 -Date Received/Date Received 2022-03-31 With reference to Figure 7, an example of sensor 18 according to a mode of realization of the invention is illustrated. The sensor 18 can take the form of a clamp 162 who is installed around a phase cable on a part of the cable where a braid of neutral concentric has been removed and direct contact with the semicon (screen driver covering a conductive metal core of the cable) is possible or over A
strand of neutral which ends in a metal collar 164. A signal produced by the sensor 18 can be transmitted by a coaxial cable 166 equipped for example with a connector BNC
("Bayonet Neill¨Concelman") 168 for a quick and easy connection.
Referring again to Figure 1, in short, the invention allows, by detection traveling waves, to use a single breakdown to locate a fault, with a superior precision to currently known techniques. The system according to the invention can be mobile if desired, using detection units 16 installed temporarily at the detection points 12, 14 which are determined by a prior knowledge of the configuration of underground part 2 in game.
THE
sensors 18 used can advantageously detect traveling waves by voltage or current measurement. The system according to the invention is compatible with an electricity network with decentralized production and with arteries susceptible to a reconfiguration. The system according to the invention can easily be docked with various advanced distribution applications. Location accuracy of defects maybe around 20 m.
Although embodiments of the invention have been illustrated in the drawings attached and described above, it will be obvious to those versed in the art that modifications can be made to these achievements without deviating from the invention.

- 18 -Date Reçue/Date Received 2022-03-31 - 18 -Date Received/Date Received 2022-03-31

Claims

CLAIMS:

1.
System for locating a fault between upstream detection points and downstream of an underground part of a medium voltage electrical network, the system including:
detection units respectively arranged at the detection points, each detection unit having:
by phase cable from the underground part, a sensor coupling to the phase cable to capture a progressive breakdown wave propagated by the phase cable from the fault to the detection point where is arranged the detection unit, the sensor having an output producing a signal quantifier the captured breakdown traveling wave;
a GPS receiver having an output for producing a signal time synchronization;
a clock connected to the GPS receiver, the clock having an output to produce a time signal synchronized to the synchronization signal time of the GPS receiver;
a conditioning stage connected to each sensor of the processing unit detection to condition the signal produced by the sensor so as to produce a compatible signal for digital processing;
a logic circuit connected to the clock and to the conditioning stage, the logic circuit being configured to acquire each compatible signal produced by the conditioning stage and determine an arrival time of a breakdown traveling wave front present in each signal compatible according to the synchronized time signal received from the clock; And a modem to transmit the arrival time determined by the circuit logic;
a processing unit in communication with the modem of each processing unit detection, the processing unit being configured to calculate a distance between a detection units and the fault according to the arrival times of the foreheads breakdown traveling wave transmitted by the detection units, a length known from the underground part between the sensors of the detection units, and a known propagation speed of the progressive breakdown wave in each cable phase; And a display in communication with the processing unit, the display being configures to display the distance calculated by the processing unit.

2. The system according to claim 1, further comprising a generator voltage having an output connectable to each phase cable of the part underground, to generate a voltage causing breakdown of the fault in the part underground of the electrical network.

3. The system according to claim 1, in which the display is a screen of a mobile device.

4. The system according to claim 1, in which the processing unit East included in a server.

5. The system according to claim 1, in which the underground part comprises at least one branch, as many detection units being willing to detection points downstream of the fault in branches arising from the less a branch of the underground part.

6. The system according to claim 1, in which the modem of each unit of detection includes a cellular modem and the processing unit includes a modem cellular modem for communication with the cellular modem of each unit detection.

7. The system according to claim 1, in which the stage of conditioning at least one of the detection units comprises a first circuit board printed configured to adapt each signal produced by each sensor of the at minus one of the detection units to an acceptable value for inputs acquisition of signals from the logic circuit.

8. The system according to claim 7, in which the clock and the circuit logic of the at least one of the detection units are implemented in an FPGA
operationally connected to the conditioning stage.

9. The system according to claim 7, in which the stage of conditioning of the at least one of the detection units comprises, for at least one of the sensors of the at least one of the detection units, a clipper having an input for receive the signal produced by at least one of the sensors and limit an amplitude of the signal to a predetermined limit value, and an output connected to an input of the circuit logic, to transmit a pulse signal in response to the signal received in entrance of the clipper.

10. The system according to claim 9, in which the clipper comprises:
a first circuit having a network of resistors and capacitors configures to divide a voltage and advance a phase of the received signal to the entrance to the clipper;
a second circuit having an arrangement of diodes and a Schmitt trigger, configured to produce the pulse signal transmitted to the logic circuit.

11. The system according to claim 7, in which:
the conditioning stage of at least one of the detection units comprises, for at least one of the sensors of the at least one of the units of detection, a buffer circuit having an input for receiving the signal produced by the at minus one sensors, a voltage divider connected to the buffer circuit, and a circuit to value absolute connected to the voltage divider to produce a proportional signal limit in voltage and absolute value in response to the signal received at the input of the circuit buffer;
And the logic circuit comprises at least one analog-digital converter configured to receive and convert the signal produced by the value circuit absolute in a numerical value indicative of the captured breakdown traveling wave front by at least one of the sensors.

12. The system according to claim 8, in which the FPGA comprises a on-board processor, RAM operationally coupled to the processor, a flash memory operationally coupled to the processor, and games of fleas configured for data exchanges between the FPGA, the processor, the memory RAM, Flash memory, clock and modem, the flash memory being configured for store instructions which, when executed by the FPGA and the processor, result in:
the FPGA to acquire each signal adapted by the conditioning stage; And the processor to process each signal acquired by the FPGA and filter the data exchanged according to the chipsets to determine the arrival time of the edge of the progressive breakdown wave according to each signal acquired by the FPGA.

13. The system according to claim 1, in which each unit of detection has in addition a Bluetooth device connected to the logic circuit, to exchange analysis and debugging data from the detection unit.

14. The system according to claim 1, in which the stage of packaging and the logic circuit of each detection unit is configured to process foreheads of the progressive breakdown wave by sampling of the order of nanoseconds.

15. The system according to claim 1, in which each sensor has a beach collection from 30 Hz to 100 MHz.

16. The system according to claim 1, in which each unit of detection has in addition a rechargeable battery power supply, the power supply comprising A
discharge protection circuit configured to detect a state of charge of there rechargeable battery and turn off the detection unit when a voltage of the rechargeable battery drops below a predetermined voltage value and put the detection unit powered on when the battery voltage rechargeable goes back at least to the predetermined voltage value.

17. The system according to claim 16, in which the circuit protection in discharge includes a feedback circuit configured to add a hysteresis to a range of detection of the charge of the rechargeable battery.

18. The system according to claim 1, in which each unit of detection has in addition a rechargeable battery power supply, the power supply comprising:
a first step-down converter type switching circuit having a input connected to the rechargeable battery and an output connected to entries power supply of the logic circuit and the modem;
linear regulators having inputs connected to the battery rechargeable and outputs connected to stage power inputs of conditioning and analog circuits of the logic circuit; And for each sensor, a second “flyback” type switching circuit with insulation having an input connected to the rechargeable battery and an output connected to a linear regulator connected in turn to the sensor.

19. Method for locating a fault between detection points in upstream and downstream of an underground part of a medium voltage electrical network, the method including the following steps:
(i) by phase cable from the underground part, couple sensors to the points respective detection of each phase cable;
(ii) capture, with the sensors, propagated progressive breakdown waves by each phase cable of the underground part from the fault towards the points of respective detection of the underground part and produce signals quantifying the traveling breakdown waves captured;

(iii) conditioning each signal produced in step (ii) so as to produce A
compatible signal for digital processing;
(iv) acquire, by a logic circuit, each compatible signal produced at the step (iii) and determine an arrival time of a front of the traveling wave of breakdown present in each compatible signal according to a synchronized clock signal on a time synchronization signal provided by GPS;
(v) transmit, by modem, the arrival time of the traveling wave front breakdown associated with each detection point determined in step (iv);
(vi) receive, by a processing unit with modem located remotely from the sensors, the arrival times transmitted to step (v) and calculate, by the unit of processing, a distance between one of the sensors and the fault depending on the time of arrivals of the fronts of the progressive breakdown waves, a known length of the underground part between the sensors, and a known propagation speed of the breakdown traveling waves in each phase cable; And (vii) display, on a display in communication with the processing unit, there distance calculated in step (vi).

20. The method according to claim 19, further comprising the steps of:

before step (i), connect a voltage generator to each phase cable from the underground part; And between steps (i) and (ii), generate, with the voltage generator, a tension causing breakdown of the fault in the underground part of the electrical network.